2861

Технология проведения горных выработок

Конспект

География, геология и геодезия

Горные выработки – пустоты, образованные в угле или породе в результате горных работ. Они предназначены для транспортирования полезного ископаемого, материалов и оборудования, для вентиляции и водоотлива, для передвижения людей, для установки м...

Русский

2012-10-20

34.2 MB

878 чел.

Горные выработки – пустоты, образованные в угле или породе в результате горных работ. Они предназначены для транспортирования полезного ископаемого, материалов и оборудования, для вентиляции и водоотлива, для передвижения людей, для установки машин и механизмов, для размещения складов, для добычи полезного ископаемого и пр.
Начало горной выработки – называется устьем, а конец её – забоем.
По своему положению в пространстве горные выработки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

Горизонтальные выработки

К горизонтальным горным выработкам относятся штольни, квершлаги, штреки, просеки, орты и др.

Горизонтальные выработки имеют наклон не более 3° с целью обеспечения самотека воды.

 10

  11

4

5

4

 

Рис. 1. Горные выработки:

1 - вертикальный ствол; 2 - восстающий; 3 - шурф; 4 - штольня; 5 - квершлаг,                   

6 - полевой штрек; 7 - рудный штрек; 8 - орт; 9 - околоствольный двор;

10 – слепой вертикальный ствол; 11 – слепой наклонный ствол

Штольня — горизонтальная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для разведки или вскрытия месторождения полезного ископаемого.

Тоннель — выработка, имеющая выход на поверхность с двух концов. Это сквозная выработка, служащая для.транспортных целей.

Квершлаг — горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая вкрест простирания горных пород.

Штрек — горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проводимая по простиранию горных пород при наклонном залегании, а при горизонтальном — в любом направлении.

Штреки бывают главные, откаточные, вентиляционные, промежуточные, конвейерные и пр. Штреки, проведенные по пустым породам, называются полевыми.

Просек — горизонтальная горная выработка, проводимая параллельно штреку обычно без подрывки боковых пород, предназначенная для осуществления нарезных работ или проветривания штреков в период их проходки. На тонких пластах осуществляют присечку боковых пород.

Орт — горизонтальная горная выработка, проводимая в мощных пластах или рудных залежах в пределах их горизонтальной мощности.

Сбойка — горизонтальная выработка, проводимая между расположенными радом наклонными выработками. Форма поперечного сечения горизонтальных выработок может быть различной — прямоугольной, трапециевидной, косоугольной, сводчатой, круглой и пр.

Камерами называют горные выработки, имеющие значительные размеры поперечного сечения, но сравнительно небольшую длину, и предназначенные для установки в них машин, электрооборудования и других целей. В зависимости от назначения камеры имеют свои наименования, обычно их устраивают в околоствольном дворе.

Околоствольным двором называют совокупность горных выработок, находящихся вблизи шахтных стволов и соединенных с ними, предназначенных для транспортных и других операций, обеспечивающих бесперебойную работу шахты. В околоствольные дворы с поверхности по стволам поступают порожние вагонетки, материалы для крепления горных выработок и оборудование, а по горизонтальным горным выработкам прибывают составы вагонеток с углем и породой для выдачи их на поверхность. В околоствольном дворе находятся камеры: электроподстанции, насосной, электровозного депо, противопожарных материалов (аварийный склад), медпункта, диспетчера, ожидания и др.

Наклонные горные выработки, их назначение

Наклонный ствол - выработка, имеющая выход на поверхность. Предназначен для подъема полезного ископаемого на поверхность, вентиляции, водоотлива, подвода электро и пневмоэнергии, доставки оборудования, передвижения людей.

Бремсберг - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная по падению или по восстанию пласта и служит для транспортировки полезного ископаемого сверху вниз, вентиляции, подвода электроэнергии, воды, передвижения людей, доставки оборудования.

Уклон - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная по падению или по восстанию пласта, служащий для транспортировки полезного ископаемого снизу вверх, вентиляции, подвода электроэнергии, воды, передвижения люде и доставки оборудования.

Ходок - выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройденная параллельно бремсбергу ( уклону) на расстоянии 20-40 м служит для передвижения людей, доставки материалов и оборудования, вентиляции и других целей.


        Скат
- выработка, не имеющая выхода на поверхность, пройдена по падению пласта, служит для спуска полезного ископаемого сверху вниз под действием собственного веса. Скат сооружают для движения угля или породы вниз самотеком ( 30 - 350 и более).

Печь - выработка, не имеющая выхода на поверхность, проводимая по пласту, предназначена для монтажа очистного оборудования, проветривания, передвижения людей и грузов, подвода электро и пневмоэнергии. Печь, предназначенная для монтажа очистного оборудования, называется разрезной.

Рис. 2. Горные выработки

1-уклон; 2-ходок при уклоне; 3-очистной забой; 4- ходок при бремсберге;

5- бремсберг; 6- сбойки; 7- угольный пласт; 8-наклонный ствол;
9-углеспускная печь; 10- воздухоподающая печь; 11- пластовый скат; 12- полевой скат.

Вертикальные горные выработки, их назначение

Ствол (3)- выработка, имеющая непосредственный выход на поверхность и предназначена для обслуживания подземных работ. В зависимости от назначения стволы бывают главными, вспомогательными, вентиляционными, воздухоподающими.

Главный ствол - служит для подъема полезного ископаемого на поверхность и других целей.
Вспомогательный - для спуска и подъема людей, материалов, оборудования, выдачи породы, подвода электроэнергии, сжатого воздуха, воды.

Вентиляционный - для подачи в шахту свежего или отвода из шахты загрязненного воздуха. выработка небольшой глубины, Ствол оборудуют механизированным подъемом.

Шурф (4) - имеющая выход на поверхность. Служит для вентиляции и других вспомогательных целей. Шурфы используют как запасные выходы.

Гезенк (2)- выработка, не имеющая выхода на поверхность. Служит для спуска угля из вышележащих выработок под действием собственного веса, передвижения людей, вентиляции, подвода электроэнергии и др.

Слепой ствол (1) - выработка, не имеющая выхода на поверхность. Предназначена для подъема угля, вентиляции, спуска-подъема людей, оборудования, подвода электроэнергии, воды и др.

Скважина (5)- выработка, пройденная путем выбуривания горных пород, диаметром более 75мм и длиной более 5 м. Скважины бывают вентиляционными, лесоспускными, доставочными и др. Такие скважины бурят как с поверхности, так и из горных выработок.

Шпур - выработка, пройденная путем выбуривания горных пород, диаметром менее 75мм или длиной менее 5 м.

Рис. 3. Горные выработки

Часть 1

 

Часть 2

Часть 3

 

Часть 4

Часть 5

Крепь горных выработок

Крепление выработок деревянной крепью

Виды проката для изготовления металлической крепи

а – специальный взаимозаменяемый профиль (СВП);

б – специальный парный профиль;

в – балка двутавровая;  – швеллер; – рельс; – угловая

Соединительный замок податливой арочной трехзвенной крепи из СВП

1 и 2 – прямоугольные скобы;

3 – фигурный хомут, блокирующий скобы;

4 – планка;

5 – гайки

Тюбинговая металлическая крепь

ТЮБИНГОВАЯ КРЕПЬ (а. tubbing; н. Tubbingausbau; ф. cuvelage, tubage, blindage; и. entibacion de chapas metalicas) — сплошная, криволинейного очертания крепь, состоящая из уложенных вплотную друг к другу сегментов-тюбингов с продольными и поперечными рёбрами жёсткости на одной стороне и гладкими с другой. Применяется в горизонтальных, наклонных и вертикальных горных выработках, а также — в тоннелях различного назначения. Для изготовления тюбингов используют сталь, чугун, железобетон, а также угольную пластмассу (угле-пласт).

Краткая история

К концу 17 века в качестве основного водонепроницаемого материала крепи были предложены литые необработанные чугунные тюбинги, так называемого английского типа. В 1792 году при проходке ствола «Уол-лсенд» в Ньюкасле впервые были применены чугунные тюбинги с пикотажными деревянными клиньями, а в 1795 г. на стволе «Кениг» шахты «Уокер» в том же районе были применены чугунные литые цельные кольца внутренним диаметром 1,83 м с уплотнениями в горизонтальных швах деревянными клиньями. Таким образом, была создана водонепроницаемая «чугунная пикотажная крепь» – гидроизоляция в которой осуществлялась исключительно пикотажем (расклиниванием) сухих деревянных клиньев, набухание которых обеспечивало соответствующую водоизоляцию. Тюбинги при этом пикотировались в две стадии – предварительно и окончательно, затрачивая каждый раз около 40 клиньев на 1 пог. м. Следует особенно отметить, что основным элементом созданной «пикотажной крепи» были не нормальные тюбинги или цельные литые чугунные кольца, а первое опорное чугунное пикотажное кольцо, которое устанавливалось в первую очередь. Пространство между ним и породой пикотировалось деревянными дощечками и клиньями.Это был главный элемент герметичности крепи. Сверху такого водонепроницаемого опорного венца трамбовалась полувлажная глина – «глиняный замок». Далее, снизу вверх возводилась обычная тюбинговая колонна без болтовых соединений, непременно распираемая между породой и тюбингами деревянными клиньями, с забутовкой закрепного пространства породой от проходки ствола или шлаком. Последнее верхнее кольцо примыкало к верхнему опорному кольцу-келькранцу, а горизонтальный шов 30–50 мм заполнялся деревянными дощечками и пикотировался деревянными клиньями.

Водонепроницаемость закрепного пространства и швов крепи обеспечивалась пикотажем деревянных (дубовых) клиньев, которые, набухая,создавали еще более водонепроницаемую колонну, через которую не могли проникнуть глинистые и песчаные частицы. Водоприток через такую крепь был, но вынос глинистых и песчаных частиц предотвращался и аварийных размывов пространства не происходило.
До середины 19 века «чугунная пикотажная крепь» английского типа решала все вопросы бурного развития каменноугольной промышленности Великобритании, в которой было построено более 250 шахт и уже в 1913 году добывалось 280 млн т угля, значительную долю которого экспортировали. В это время строились шахты на месторождениях, имеющих выходы на поверхность или залегающих неглубоко. С 1850 года в Германии происходит промышленная революция. осваиваются месторождения каменного угля, рудные и калийные месторождения. К концу 19 века в Германии, в Рейнско-Вестфальском районе было построено более 89 стволов, из которых тюбинговой крепью было закреплено более 5524м (в среднем 62 пог.м на ствол). Английская пикотажная тюбинговая крепь применялась на стволах с внутренним диаметром не более 6 м. Со времени начала освоения калийных месторождений требования к гидроизоляции крепи возросли, так как движение воды по закрепному пространству на калийных рудниках неприемлемо. И в современной Германии известны случаи затопления стволов калийных рудников в связи с движением воды за тюбинговой крепью.
В 1883 году была создана тюбинговая колонна нового типа – с расчеканкой швов свинцовой проволокой.

Впервые Ю. Риммером были разработаны механически обрабатываемые по бортам чугунные тюбинги со сверленными бортовыми отверстиями и с просверленными тампонажными пробками. Уплотнение всех элементов тюбингового кольца - стыковых фланцев, болтовых соединений и тампонажных отверстий производилось свинцом. Бочкообразные шайбы болтовых соединений и тампонажных пробок уплотнялись за счет затяжки свинцовых шайб болтов и пробок. Закрепное пространство укреплялось цементным раствором, помимо перешедших от английской тюбинговой колонны пикотажных опорных венцов. Гидроизоляция горизонтальных и вертикальных (механически обработанных) фланцев производилась путем «чеканки» свинцовых прокладок. Такая колонна после установки давала почти полную герметизацию внутренней части тюбинговой колонны, а оставшиеся «в наследство» от английской тюбинговой колонны келькранцы были успешно заменены цементными тампонажными завесами. В начале 20 века сложные гидрогеологические условия в районе всех основных горнодобывающих районов Германии, осложненные почти сплошным заселением территории и наличием плотной промышленной застройки, катастрофически реагирующей на все виды деформации поверхности под влиянием горнотехнических факторов (проседания поверхности от осушения и водопонижения в районе шахтных полей) выявили серьезные недостатки существующих конструкций тюбинговых крепей стволов. Крепи разрушались под действием проседающей поверхности, под действием глубокого замораживания. Большие проблемы возникали с устойчивостью крепей стволов большого диаметра в свету. В 1925-1927 году в результате потери устойчивости тюбинговой крепи в забутованном закрепном пространстве разрушились два новых шахтных ствола Dсв = 6,5 м. Жесткость крепи была увеличена путем включения в совместную работу с чугунной крепью железобетона. Так был разработан метод расчета О.Домке для комбинированной чугуннобетонной крепи, суть которого до 1958 года не была известна мировой шахтостроительной практике.

В 60-еы годы 20го столетия возникла необходимость разработки податливой крепи. Вопрос создания такой крепи был решен путем применения схемы отделения массива от водонепроницаемой стальной крепи и асфальтового слоя. При этом проходка ствола велась с применением временной крепи, несущая способность которой больше, чем несущая способность основной крепи. Чугунно-бетонная крепь, которую рассчитывали и по методу О.Домке и по методу Ф. Мора, была признана не рациональной и в Германии практически не применяется. Вместо чугунной тюбинговой крепи в Германии применялась герметичная сварная сталебетонная крепь, рассчитываемая по методике Х. Линка, а в качестве основного податливого элемента крепи применяется асфальтовая оболочка, окружающая сталебетонную крепь снаружи. Применение сталебетонной крепи ограничивает диаметр ствола в свету до 5-6м, так как технологически возможно изготавливать внутреннюю стальную обечайку не более 80 мм толщиной, что обуславливается возможностью вальцев.

В нашей стране с шестидесятых годов ХХ века, наоборот, наблюдалось широчайшее применение именно чугунно-бетонной крепи . На крепление шахтных стволов различного назначения, в том числе и для специальных объектов, ежегодно изготовлялось 25-40 тыс. т чугунных тюбингов. Трест «Шахтспецстрой» на проходку самых сложных стволов ежегодно затрачивал около 25 тыс. т чугунных тюбингов. С 1965 года трестом «Шахтспецстрой» пройдено около 2200 пог. м стволов с креплением чугунными тюбингами. Почти все стволы Метростроя, многие стволы Минобороны и других министерств бывшего Советского Союза постоянно использовали чугунные тюбинги на своих объектах. Для крепления стволов преимущественно использовались тюбинги внутренним диаметром 6,5 м, 7,0 м, 7,5 м и 8,0 м. При этом вопрос потери устойчивости колец теоретически и практически был решен. Это означает, что широчайшее применение чугунной тюбинговой крепи на всех горных объектах, в том числе и на осушаемых, (где возможна просадка поверхности от 0,5 м до 3,5 м по практическим наблюдениям), позволяет решить вопросы обеспечения несущей способности крепи на вертикальные сжимающие нагрузки. Были разработаны методы определения вертикальных нагрузок и конструктивные решения и мероприятия, обеспечивающие сохранность и герметичность крепи. Проблема вертикальной податливости крепи стволов была решена не путем разделения водонепроницаемой крепи и проседающего массива ,а путем включением узлов податливости в тех пластах, где предполагались напряжения в крепи, близкие к предельным разрушающим напряжениям.

Сегодня практикой шахтостроения накоплен опыт эксплуатации шахтных стволов различного назначения в условиях агрессивного воздействия сред (фильтрующейся через крепь агрессивной воды или соляной просыпи внутри ствола), воздействия агрессивного газа (сероводорода), позволяющий подходить более гибко к конструкции крепи ствола в целом. Так, если говорится о сроке службы ствола 120 лет, то это требование предъявляется только к основному материалу крепи (чугуну). При этом скрепляющие элементы крепи не должны обладать такими свойствами, ибо в процессе эксплуатации ствола нормами предусматривается постоянный надзор за крепью и периодическая ревизия основных элементов крепи, а в случае выхода элемента из работы - замену уплотнительных шайб прокладки,замену определенного количества болтов или пробок.

Через 30-60 лет почти на всех рудниках происходит переход на новые условия эксплуатации, часто с изменением функции назначения самого ствола, что одновременно означает замену или ремонт армировки ствола. К этому времени, даже в относительно благоприятных условиях, болтовые стальные элементы (гайки и резьба болтов) в значительной степени разрушаются коррозией. Поэтому элементы крепления, работающие в условиях горной и гидростатической нагрузки, должны иметь возможность замены. Собственно конструкция крепи должна предусматривать ремонт отдельных элементов крепи или предусматривать устройство новых узлов, разгружающих конструкцию крепи от непредвиденных воздействий (например, от влияния систем отработки шахтного поля или от последствий водопонижения). Прежде всего к этому относятся методы выполнения герметичной сварки; методы уплотнения герметизирующих элементов (прокладок и шайб) путем их деформирования; затяжки в болтовых соединениях и пробках (тампонажных и заливочных); а также методики уплотнения свинца путем чеканки в неподвижных соединениях (соединительный шов между бортами тюбингов) и пикотажа деревянных клиньев с расчетом на последующую их набухаемость при остаточном просачивании воды.

Выбор того или иного способа герметизации крепи должен производится исходя из условий нормальной эксплуатации конструкции на весь расчетный срок службы ствола. Для стволов должны быть предусмотрены все основные методы и средства устранения возможных аварийных ситуаций как отдельных элементов, так и для конструкции в целом. Например, очень заманчивым кажется применение герметичной сварки для изоляции соединительных швов металлических несущих конструкций. Но при тщательном анализе применения сварных работ, видно, что сварные работы можно применять для неглубоких стволов, не подверженных воздействию сдвигов и осадок поверхности от водопонижения или подземных разработок. Если учесть, что коррозия стали 2-2,5 мм/год, то очевидно, что без специальной защиты срок службы герметичного сварного шва весьма недолог, более того, в случае необходимости шов не всегда можно переварить. Поэтому, при почти равной трудоемкости герметизации швов сваркой или чеканкой, в сложных горных условиях чаще предпочтение отдается чеканке, прежде всего из условий возможности выполнения данной работы в любых условиях. Более углубленный анализ свойств конструкции в области защиты от коррозии; безопасности конструкции; в восприятие дополнительных нагрузок при эксплуатации, воздействия вертикальных осадок при отработке шахтного поля или последующем развитии осушения водоносных горизонтов, простоты и доступности ремонтных работ, показывает бесспорные преимущества чугунной крепи перед стальной.

В России металлические тюбинговые крепи начали применять с 1911 на шахтах Донбасса. С 1928 такую крепь стали использовать в ряде других районов страны и особенно широко на строительстве тоннелей Московского метрополитена.

В единую конструкцию тюбинги соединяются болтами или стыкуются без болтов. В каждом тюбинге имеется закрываемое пробкой круглое отверстие, через которое в закрепное пространство нагнетают после установки крепи цементный раствор.

Швы между тюбингами зачеканивают (заполняют) расширяющимся цементом или свинцовой проволокой.

Конструкция тюбинговой крепи

Стальные тюбинги равнопрочны на сжатие и растяжение, что позволяет снизить общий вес конструкции, но по сравнению с чугунными тюбингами они имеют больший коррозийный износ и сравнительно высокую стоимость, что ограничивает их применение. Крепь из железобетонных тюбингов рассчитана на давление 0,4 МПа.

При изготовлении тюбингов используются марки чугуна Cч15-Сч30. Облегченная конструкция тюбинга из чугуна повышенной прочности, разработанная НИИ Траспортного Строительства взаимозаменяема с обычными, он имеет гарантию 200 лет.

Сборная чугунная обделка тоннеля (рис. 1) представляет собой ряд соединенных в трубу широких колец, каждое из которых собрано из отдельных элементов — тюбингов (называемых иногда сегментами).

Чугунный тюбинг (рис. 2) имеет вид ребристой коробки, дно которой — спинка тюбинга — выполнено по круговой кривой, соответствующей радиусу кольца обделки тоннеля. Тюбинг имеет два радиальных (продольных) борта, плоскость которых образует продольные стыки (швы) в готовой обделке, а также два кольцевых (поперечных) борта, которые в готовой обделке образуют кольцевые стыки (швы). Края бортов тюбинга, обращенные внутрь кольца крепи (обделки), имеют специальные выемки — фальцы, которые при сборке обделки образуют так называемые чеканочные канавки. Внутри тюбинга, между радиальными и кольцевыми бортами, расположены упрочняющие перегородки — ребра жесткости: кольцевое и 2-3 (в зависимости от конструкции тюбинга) радиальных (узкий ключевой, или замковый, тюбинг радиальных ребер жесткости не имеет). Болтовые отверстия в бортах тюбинга служат для соединения смежных тюбингов в кольцо, а колец — в обделку тоннеля. В спинке тюбинга имеется завинчивающееся металлической пробкой отверстие для нагнетания за обделку специальных уплотняющих и гидроизолирующих растворов.

Рис. 1. Сборная тоннельная обделка из чугунных тюбингов:

1 — нормальные (обычные) тюбинги Н;   2 — смежные с ключевыми тюбинги С;   3 — ключевой (замыкающий или замковый) тюбинг 3;

4 — рельсовый путь;

5— бетонное основание пути

Рис. 2. Чугунный тюбинг:

1 — радиальный (продольный) борт;             2 — кольцевой (поперечный) борт;                           3 —— болтовое отверстие; 4 — ребро жесткости; 5 — спинка тюбинга;                           6 — фальцы; 7 — отверстие для нагнетания уплотняющих и гидроизолирующих растворов

Кольцо обделки собирают из тюбингов разных типов (см. рис. 1). Нормальные тюбинги 1 имеют радиально направленные продольные борта. Верхний ключевой (замыкающий) тюбинг 5, которым замыкают кольцо (изнутри тоннеля) при его сборке, имеет скошенные продольные борта, придающие тюбингу клиновидную форму. Два тюбинга 2, смежных с ключевым, имеют по одному скошенному борту. Тюбинги, поступающие с завода, имеют маркировку: нормальные — Н, смежные — Си ключевые — К.

Число элементов в кольце зависит от его диаметра и конструкции обделки. Для перегонных тоннелей метрополитена приняты стандартные размеры колец из чугунных тюбингов: ширина (измеряется вдоль тоннеля) 1 м, наружный диаметр 5,5 м, внутренний диаметр 5,1 м, высота бортов 0,2 м.

Размеры отверстий для болтов, скрепляющих тюбинги, для облегчения сборки приняты на 4-6 мм больше диаметра болтов. Для обделок наружным диаметром 5,5 м применяют болты диаметром 27 мм и длиной 120 м, а для обделок наружным диаметром 6м — болты диаметром 30 мм и длиной 130 мм.

На кривых участках пути (как в плане, так и в профиле) при сборке тюбинговых колец тоннеля применяют чугунные клиновидные прокладки с отверстиями, которые позволяют собирать кольца переменной ширины.

Гидроизоляция крепи из тюбингов

Рис. 3. Гидроизоляция крепи из тюбингов

Гидроизоляция крепи из тюбингов производится уплотнением горизонтальных и вертикальных швов между тюбингами, болтовых соединений, тампонажных отверстий и пикотажных швов между соседними заходками (звеньями). Швы и болтовые соединения уплотняются набивкой из просмолённого джута, замазкой из быстро расширяющегося цемента или асфальторезиновой смеси, свинцовым шнуром с последующей расчеканкой, для чего борта тюбингов имеют специальный паз (рис. 3, а). В чугунной тюбинговой крепи между бортами тюбингов укладывают прокладку из листового свинца толщиной 2-3 мм, которая затем расчеканивается (рис. 3, б). Некоторое распространение получили уплотнение резиновыми прокладками различные формы сечения, оклейка швов с наружной стороны тюбингов эластичной лентой и др. Уплотнение болтовых соединений и пробок тампонажных отверстий обеспечивают гидроизоляционные шайбы из асбобитума, полиэтилена или свинца. Полиэтиленовые шайбы лучше свинцовых сохраняют герметичность соединения при колебаниях температуры крепи и имеют более низкую стоимость. Гидроизоляция пикотажных швов чугунной тюбинговой крепи достигается забивкой зазора между бортами тюбингов (рис. 3, в) деревянными клиньями (пикотаж).

Выработки, закрепленные металлической рамной крепью

Выработки, закрепленные металлической тюбинговой крепью

Фото производства первых тюбингов для Московского метро:

Сегмент для тюбинга.

Общий вид тюбинга

Крепление горизонтальных выработок тюбингами

Крепление стволов тюбингами

Металлическая крепь горизонтальных выработок

Крепь КЦЛО (крепь циркульно-линейная овоидного типа)

 

Параметры крепи КЦЛО

1- тяжка; 2- замок; 3- верхняк; 4- стойка; 5-анкерные системы в кровле

 

Кол-во

элементов

Наимено-вание

крепи

B,

мм

H,

мм

b,

мм

L,

мм

Рабочее

сопротивление крепи, кН/арку

Предельная несущая способность, кН/арку

Тип

СВП

Масса профиля

рамы, кг

3

КЦЛО-7,0

3406

2419

2376

1300

220

650

22

176

240

875

27

217

КЦЛО-8,6

3702

2794

2746

1300

220

582

22

195

240

815

27

240

КЦЛО-9,5

3849

2969

2940

1300

220

561

22

203

240

785

27

250

КЦЛО-11,2

4124

3225

3397

1600

220

526

22

220

240

736

27

272

КЦЛО-12,4

4403

3391

3653

1600

220

495

22

230

240

692

27

282

КЦЛО-13,1

4679

3329

3872

1900

220

464

22

232

240

649

27

285

286

772

33

352

КЦЛО-14,1

4835

3742

4074

842

480

680

27

298

576

816

33

368

КЦЛО-15,6

4923

3812

4269

1900

240

617

27

312

288

740

33

386

КЦЛО-16,1

5160

4353

4011

842

420

600

27

315

504

720

33

389

КЦЛО-18,0

5427

4060

4730

1900

240

554

27

329

288

664

33

407

КЦЛО-19,1

5427

4262

4866

1900

240

554

27

340

288

664

33

420

4

КЦЛО-13,3

4663

3391

3902

1850

220

463

22

249

240

467

27

304

286

556

33

376

КЦЛО-14,6

5063

3391

4302

2250

240

591

27

315

288

709

33

389

КЦЛО-16,0

5463

3391

4702

2650

240

544

27

325

288

653

33

402

КЦЛО-17,3

5863

3391

5102

3050

240

520

27

336

288

624

33

415

КЦЛО-18,0

6063

3391

5302

3250

240

490

27

336

288

588

33

415

 

Крепь КЦЛО представляет собой раму с плоско-изогнутым верхняком и наклонными стойками и может выполнять функцию как самостоятельной несущей конструкции, так и оградительно-поддерживающей в комбинации с анкерной крепью. Формируемый при такой конструкции крепи контур выработки – плоская кровля с наклонно-овоидными боками, позволяет более рационально и эффективно возводить анкерные системы в кровле, а именно – перпендикулярно напластованию пород с возможностью варьирования угла анкерования вдоль оси выработки; при этом радиально-изогнутые стойки крепи создают отпор смещению боковых пород в выработку, взамен (и исключению) боковым анкерам.

Таким образом, конструкция крепи КЦЛО – максимально комплектарна к анкерным системам, что резко усиливает эффект анкерования породного массива, при снижении количества возводимых анкеров примерно в 2 раза и, самое главное – сохранение формы сечения выработки для повторного поддержания за лавой.

Разработано 16 типоразмеров крепи КЦЛО, в том числе 11 типоразмеров – 3-х элементная и 5 типоразмеров – 5-ти элементная.

Крепь КЦЛО прошла промышленные испытания на шахтах ОАО «Павлоградуголь» в 2007 ÷ 2008 годах.

Крепь КПП (полигональная податливая)

 

 

Параметры крепи КПП

 

Тип

крепи

Сечение

рамы в

свету, м2

 

В,

мм

Н,

мм

Рабочее

сопротивле-

ние крепи,

кН/раму

Предельная

несущая

способность,

кН/раму

Тип

СВП

Масса

спецпро-

филя рамы,

кг

КПП 3

10,2

3697

2995

140

435

22

212

3678

2990

160

585

27

259

11,5

4137

2995

140

415

22

220

4118

2990

160

560

27

271

12,3

4740

2900

160

495

27

295

14,4

4700

3200

160

500

27

319

14,7

4740

3441

160

495

27

325

КПП 5

14,7

4700

3400

160

500

27

325

4700

3400

190

660

33

401

 

Особенность конструкции крепи КПП состоит в том, что элементы рамы изготовляются точечно-прессовальным изгибом прямолинейных отрезков спецпрофиля СВП под углом 135º. Разработано два варианта крепи: 3-х звенная при вертикальной податливости и 5-ти звенная при горизонтальной и вертикальной податливости.

Крепь предназначена для ограниченных условий поддержания подготовительных выработок: залегание в кровле слоя пород высокой прочности (песчаник, известняк), когда требуется минимизировать присечку пород и обеспечить поддержание выработки под плоской кровлей. По сравнению с обычно применяемой в таких условиях трапециевидной крепью, крепь КПП имеет повышенную грузонесущую способность и требуемую податливость, что обеспечивает качественно новый уровень поддержания до подхода лавы; и при снятии стойки крепи – обеспечение передвижки забойного конвейера.

Конструкция крепи КПП адаптируется для установки индивидуальных стоек усиления и позволяет более эффективно и рационально возводить анкерные системы.

Крепь КПП прошла промышленные испытания на шахте «Благодатная» ОАО «Павлоградуголь» в 2001 году.

Крепь КШПУ-М (шатровая податливая удлиненная)

 

Параметры крепи КШПУ-М

 

 

1- тяжка; 2- замок; 3- верхняк; 4- стойка

 

 

Количество

звеньев

крепи

 

Сечение

в свету,

м2

 

В,

мм

 

Н,

мм

 

b,

мм

Рабочее

сопротивле-

ние крепи,

кН/арку

Предельная

несущая

способность,

кН/арку

 

Тип

спецпро-

филя

Масса

спецпро-

филя

рамы, кг

3

6,5

3204

2553

2150

318

520

СВП 22

170

7,9

3669

2746

2626

219

447

СВП 22

183

9,1

3848

2985

3020

209

425

СВП 22

196

9,5

3873

2990

3037

260

443

СВП 22

198

10,5

4028

3313

3288

230

451

СВП 22

209

11,1

4462

3050

3540

250

404

СВП 22

209

4464

3043

3523

270

550

СВП 27

257

11,7

4304

3403

3552

250

421

СВП 22

220

4314

3396

3542

589

СВП 27

271

12,1

4400

3379

3558

244

403

СВП 22

220

4407

3370

3546

564

СВП 27

271

13,7

4928

3438

4235

250

395

СВП 22

232

4931

3430

4220

270

540

СВП 27

284

14,4

4644

3812

4000

249

560

СВП 27

298

4657

3803

3993

670

СВП 33

369

15,1

5217

3667

4393

268

490

СВП 27

298

5223

3658

4382

586

СВП 33

369

17,7

5335

4103

4631

268

490

СВП 27

325

5345

4093

4624

586

СВП 33

402

20,3

5707

4464

5137

300

560

СВП 33

436

25,5

6612

4824

6018

480

675

СВП 33

473

5

25,5

6626

4819

6060

315

680

СВП 33

501

 

Крепь КШПУ-М (крепь шатровая, податливая, удлиненная, модернизированная) – воплощение научных знаний, инженерного расчета и достижений шахтерской практики.

Разработанный  типовой ряд крепи, включающий сечения 9,5-10,5-11,1-11,7-12,1-13,7-14,4-15,1-17,7-20,3-25,5 м2 отличается от известных арочных крепей увеличением  высоты за счет  удлинения прямолинейной части стоек крепи, что обеспечивает компенсацию пучения пород; наклоном стоек крепи под углом 80-82º к плоскости почвы выработки для повышения ее отпора боковому давлению пород;  уменьшением длины и радиуса верхняка с целью уменьшения верхнего пролета и повышения отпора давлению со стороны пород кровли; рациональным отношением радиусов стойки и верхняка, при котором обеспечивается самозапирание крепи.

Оптимальная форма крепи и соотношение параметров ее элементов повышают эффект арочности, обеспечивая вовлечение в работу приконтурного массива путем формирования вокруг выработки консолидированной породной оболочки.

Конструктивная податливость крепи по замкам – 300 мм, технологическая с учетом внедрения стоек в почву – 600-700 мм. Предназначена  для условий, когда боковое смещение пород составляет 300-400 мм, а величина пучения пород почвы достигает 800 мм.  Весьма эффективна при  вертикально-боковых смещениях породного массива. Несущая способность крепи в 1,2-1,3 раза выше по сравнению с обычной арочной крепью.

Шахты, использующие крепи КШПУ-М, добились улучшения технико-экономических  показателей в креплении и поддержании горных выработок. Крепь имеет запас площади поперечного сечения, сохраняет эксплуатационные параметры выемочных штреков на  весь срок службы, обеспечивает ресурсосбережение и безопасность их  эксплуатации.

Крепь КЦЛ (крепь циркульно-линейная)

Параметры крепи КЦЛ

1- тяжка; 2- замок; 3- верхняк; 4- стойка

 

Сечение

в свету,

м2

 

В,

мм

 

Н,

мм

 

b,

мм

 

L,

мм

Рабочее

сопротивле-

ние крепи,

кН/арку

Предельная

несущая

способность,

кН/арку

Тип

спецпро-

филя

Масса

спецпро-

филя,

рамы, кг

6,3

3770

2140

1900

720

250

407

СВП 22

165

9,5

3868

2917

3046

600

230

350

СВП 19

174

3873

2912

3037

250

403

СВП 22

198

10,3

4560

2725

3520

1400

250

370

СВП 22

205

11,1

4496

2955

3522

800

250

374

СВП 22

209

4479

2951

3501

270

520

СВП 27

257

11,7

4304

3301

3552

800

250

305

СВП 22

220

4314

3293

3542

270

350

СВП 27

271

14,4

4644

3719

4000

800

270

560

СВП 27

298

4657

3710

3993

300

670

СВП 33

369

 

Сложности в поддержании горных выработок на сопряжениях штрек-лава значительно упрощаются при использовании крепи КЦЛ с циркульно-линейным верхняком. КЦЛ с линейным участком верхняка обеспечивает качественно иной уровень поддержания выемочных штреков  до подхода лавы и при снятии стоек крепи для обеспечения передвижки забойного конвейера.

Наличие циркульно-линейного верхняка облегчает операции по поддержанию выемочных штреков, примыкающих к коневым участкам лав, создает удобства для  усиления крепи с применением усиливающих индивидуальных или анкерных крепей, обеспечивает требуемое геомеханическое равновесие усиленной системы «крепь-массив» при временном демонтаже стоек крепи и проходе очистного забоя.

Циркульно-линейная форма верхняка обеспечивает повышение его сцепления с породами кровли и отпор крепи, своевременное вовлечение ее в работу, в результате чего  улучшаются условия нагружения крепи со стороны кровли и боков выработки. За счет формы верхняка улучшены характеристики статической несущей способности и повышена  восприимчивость крепи к возможным динамическим нагрузкам со стороны кровли.

Применение крепи обеспечивает сохранение контура и уменьшение потери сечения выработок, что повышает возможность их вторичного использования.

Рабочие характеристики КЦЛ аналогичны таковым для КШПУ-М.

Рекомендуется для широкого диапазона горно-геологических условий шахт Донбасса.

Крепь КЦЛ (крепь циркульно-линейная)

Параметры крепи КЦЛ

1- тяжка; 2- замок; 3- верхняк; 4- стойка

 

Сечение

в свету,

м2

 

В,

мм

 

Н,

мм

 

b,

мм

 

L,

мм

Рабочее

сопротивле-

ние крепи,

кН/арку

Предельная

несущая

способность,

кН/арку

Тип

спецпро-

филя

Масса

спецпро-

филя,

рамы, кг

6,3

3770

2140

1900

720

250

407

СВП 22

165

9,5

3868

2917

3046

600

230

350

СВП 19

174

3873

2912

3037

250

403

СВП 22

198

10,3

4560

2725

3520

1400

250

370

СВП 22

205

11,1

4496

2955

3522

800

250

374

СВП 22

209

4479

2951

3501

270

520

СВП 27

257

11,7

4304

3301

3552

800

250

305

СВП 22

220

4314

3293

3542

270

350

СВП 27

271

14,4

4644

3719

4000

800

270

560

СВП 27

298

4657

3710

3993

300

670

СВП 33

369

 

Сложности в поддержании горных выработок на сопряжениях штрек-лава значительно упрощаются при использовании крепи КЦЛ с циркульно-линейным верхняком. КЦЛ с линейным участком верхняка обеспечивает качественно иной уровень поддержания выемочных штреков  до подхода лавы и при снятии стоек крепи для обеспечения передвижки забойного конвейера.

Наличие циркульно-линейного верхняка облегчает операции по поддержанию выемочных штреков, примыкающих к коневым участкам лав, создает удобства для  усиления крепи с применением усиливающих индивидуальных или анкерных крепей, обеспечивает требуемое геомеханическое равновесие усиленной системы «крепь-массив» при временном демонтаже стоек крепи и проходе очистного забоя.

Циркульно-линейная форма верхняка обеспечивает повышение его сцепления с породами кровли и отпор крепи, своевременное вовлечение ее в работу, в результате чего  улучшаются условия нагружения крепи со стороны кровли и боков выработки. За счет формы верхняка улучшены характеристики статической несущей способности и повышена  восприимчивость крепи к возможным динамическим нагрузкам со стороны кровли.

Применение крепи обеспечивает сохранение контура и уменьшение потери сечения выработок, что повышает возможность их вторичного использования.

Рабочие характеристики КЦЛ аналогичны таковым для КШПУ-М.

Рекомендуется для широкого диапазона горно-геологических условий шахт Донбасса.

Крепь КВТ (выпукло-треугольная)

 

 

Параметры крепи КВТ

Тип крепи

Сечение

в свету,

м2

В,

мм

Н,

мм

b,

мм

Н1,

мм

Рабочее

сопротивле-

ние крепи,

кН/арку

Предельная несущая способность, кН/арку

Тип

спецпро-

филя

Масса

спецпро-

филя

рамы, кг

КВТ

7,5

3612

3044

2582

612

320

476

СВП 22

318

9,5

3876

3276

3218

717

325

488

СВП 22

338

12,0

4185

3552

3914

896

318

477

СВП 22

375

4198

3562

3910

897

387

582

СВП 27

459

14,1

4710

4011

4239

832

311

467

СВП 22

404

4718

4016

4238

832

380

571

СВП 27

496

16,2

5040

4275

4664

943

371

557

СВП 22

519

5074

4266

4674

938

452

678

СВП 27

642

17,2

5188

4392

4853

996

371

557

СВП 27

535

5183

4386

4836

991

452

679

СВП 33

662

КВТ-2

6.4

3149

2619

1907

450

750

СВП27

216

8,3

3680

2930

2760

343

450

СВП22

192

2934

356

637

СВП27

240

9,8

3850

3360

3125

338

485

СВП22

205

3869

3491

3258

357

637

СВП27

270

10,6

4120

3384

3347

334

464

СВП22

215

11,5

4240

3563

3573

258

460

СВП22

221

3568

326

582

СВП27

271

11,7

4300

3580

3634

258

460

СВП22

223

3587

327

507

СВП27

274

14,5

4800

4072

4153

251

389

СВП22

246

4075

320

489

СВП27

302

16,2

5220

4150

4573

311

482

СВП27

315

4155

392

607

СВП33

389

17,5

5410

4240

4845

310

480

СВП27

323

5400

4245

4835

421

586

СВП33

399

 

Конструкция крепи КВТ обладает высокой несущей способностью (в 1,3÷1,6 раза выше крепи АП-3) за счёт исполнения элементов цельными и отсутствия шарниров по контуру рамы. Форма крепи, аналогичная формуле треугольника Рело, имеет остроконечную стрелу свода, близкую к своду естественного равновесия, что способствует снижению давления веса обрушенных пород и обтеканию их по радиально-наклонному контуру, самоторможению и консолидации породной оболочки вокруг выработки. Нетрадиционно выполненное сочленение цельных несущих элементов соединительным треугольным башмаком обеспечивает первоначально режим податливости с нарастающим сопротивлением, а в последующем – переход в жёсткий режим. Такое взаимодействие предотвращает перекос и разрыв соединительных элементов, исключает необходимость установки упорных хомутов.

Крепь КВТ предназначена для основных подготовительных (магистральные штреки, уклоны, бремсберги) и капитальных (квершлаги, околоствольные камеры, ходки) выработок, исключающих последующее их перекрепление.

Крепь КМК-5 и КМК-4 (металлическая кольцевая)

 

Параметры крепи КМК

Тип

крепи

Сечение

в свету,

м2

Диаметр

крепи,

мм

Рабочее

сопротивление крепи, кН/арку

Предельная

несущая способ-ность, кН/арку

Тип

спецпрофиля

Масса

спецпрофиля

рамы, кг

КМК 4

7,9

3200

280

463

СВП 22

265

3186

300

610

СВП 27

325

9,6

3500

280

459

СВП 22

287

3490

300

599

СВП 27

353

12,6

4010

280

451

СВП 22

331

4000

300

591

СВП 27

406

14,9

4380

300

570

СВП 27

433

4360

330

671

СВП 33

536

15,5

4454

300

561

СВП 27

433

4440

330

675

СВП 33

536

24,5

5600

300

489

СВП 27

541

5584

330

579

СВП 33

670

КМК 5

23,7

5504

270

495

СВП 27

541

5490

300

571

СВП 33

670

24,5

5600

270

470

СВП 27

541

5584

300

560

СВП 33

670

Ключевая задача на шахтах в поддержании разветвленной сети горных выработок связана с креплением выработок главного направления в сложных горно-геологических условиях. Для условий интенсивного горного давления и ожидаемых больших смешений пород разработаны крепи типа КМК.

Доказано, что применение этих крепей обеспечивает: высокий уровень сопряженности поверхностей массива и элементов крепи; равнопрочный контур горных выработок; поглощение асимметричных нагрузок; предотвращает пучение; исключает возможность внезапных вывалов пород и завалов выработок, даже при динамических нагрузках.

Крепь АПКР (арочная податливая крепь разрезов)

 

 

Основные параметры крепи АПКР

Ширина в свету до осадки, мм                 5200

Высота в свету до осадки, мм                   2995

Сечение в свету до осадки, м2                      12,5

 

Арочная податливая крепь разрезов АПКР разработана для крепления разрезных печей и монтажных камер при принципиально новом способе монтажа очистного комплекса. Использование крепи АПКР– эффективный способ поддержания монтажных камер с малым сроком службы.

Особенностью крепи АПКР является то, что радиусы стоек крепи меньше радиуса верхняка. Данная особенность позволяет уменьшить высоту выработки при сохранении ее ширины и максимально приблизить сечение выработки под размеры монтируемого комплекса, что облегчает операции по монтажу и уменьшает расходы лесоматериалов. Также, при монтаже очистного комплекса в разрезной печи, закрепленной крепью АПКР, появляется возможность перемещения работающих в полный рост, что позволяет улучшить условия труда, качество монтажных работ и сделать работу по монтажу более безопасной.

Использование крепи АПКР в комплексе с анкерным креплением позволяет повысить эффективность эксплуатации крепи за счет облегчения операции съема стойки со стороны призабойного пространства на время выезда очистного комплекса на отрабатываемый пласт.

Арочная податливая крепь разрезов АПКР состоит из трех элементов, замков для податливого соединения элементов крепи, межрамных стяжек и затяжки. Крепь дополнительно усиливается двумя деревянными стойками, установленными под замки.

Крепь АПКР разработана для условий, когда боковые смещения пород составляют 300-400мм, а величина пучения за весь срок службы достигает 700-800мм. Запас крепи по высоте обеспечивает необходимую для монтажа очистного комплекса площадь сечения крепи.

Крепь АПКР (арочная податливая крепь разрезов)

 

 

Основные параметры крепи АПКР

Ширина в свету до осадки, мм                 5200

Высота в свету до осадки, мм                   2995

Сечение в свету до осадки, м2                      12,5

 

Арочная податливая крепь разрезов АПКР разработана для крепления разрезных печей и монтажных камер при принципиально новом способе монтажа очистного комплекса. Использование крепи АПКР– эффективный способ поддержания монтажных камер с малым сроком службы.

Особенностью крепи АПКР является то, что радиусы стоек крепи меньше радиуса верхняка. Данная особенность позволяет уменьшить высоту выработки при сохранении ее ширины и максимально приблизить сечение выработки под размеры монтируемого комплекса, что облегчает операции по монтажу и уменьшает расходы лесоматериалов. Также, при монтаже очистного комплекса в разрезной печи, закрепленной крепью АПКР, появляется возможность перемещения работающих в полный рост, что позволяет улучшить условия труда, качество монтажных работ и сделать работу по монтажу более безопасной.

Использование крепи АПКР в комплексе с анкерным креплением позволяет повысить эффективность эксплуатации крепи за счет облегчения операции съема стойки со стороны призабойного пространства на время выезда очистного комплекса на отрабатываемый пласт.

Арочная податливая крепь разрезов АПКР состоит из трех элементов, замков для податливого соединения элементов крепи, межрамных стяжек и затяжки. Крепь дополнительно усиливается двумя деревянными стойками, установленными под замки.

Крепь АПКР разработана для условий, когда боковые смещения пород составляют 300-400мм, а величина пучения за весь срок службы достигает 700-800мм. Запас крепи по высоте обеспечивает необходимую для монтажа очистного комплекса площадь сечения крепи.

 

 

ключом с манометром.

Анкерная (штанговая) крепь

Рис. 1. Схемы применения штанговых крепи:

1 — породная балка; 2 — породный свод

При однородной породе в плоской кровле выработки пролетом L (рис. 1, а) применением штанговой крепи с шагом 1 расчетный пролет изгибаемого пласта уменьшается до величины . При однородных слоистых породах (рис. 1, б) обжатие пластов штанговой крепью обеспечивает совместность работы пластов на изгиб, как монолитной породной балки пролетом L, и придает с большую жесткость. При креплении выработок сводчатого очертания (рис. 1, в) в результате натяжений штанговой крепи образуется породный свод, обеспечивающий надежное ограждение выработки и восприятие больших нагрузок. В случае трещиноватых пород с целью их омоноличивания целесообразно в породный свод нагнетать цементный раствор.

Для обеспечения безопасности работ поверхность кровли выработки закрепляют одним из указанных способов:

1) стальной сеткой из проволоки толщиной 2—З мм и размерами клеток 10×10 см, закрепляемой шайбами штанг (рис. 2,а), устанавливаемых после предварительного крепления сеток;

2) арочными подхватами в поперечных рядах штанг и деревянной затяжкой (рис. 2, б);

3) балочными подхватами в продольных рядах штанг и стальной сеткой (рис. 2, в);

4) торкретным слоем, наносимым по сетке или непосредственно по породе (см. рис. 2, г).

а) стальной сеткой из проволоки толщиной 2—З мм и размерами клеток 10×10 см, закрепляемой шайбами штанг, устанавливаемых после предварительного крепления сеток

б) арочными подхватами в поперечных рядах штанг и деревянной затяжкой

в) балочными подхватами в продольных рядах штанг и стальной сеткой

г) торкретным слоем, наносимым по сетке или непосредственно по породе

Рис. 2. Способы крепления выработки:

1 - стальная сетка; 2 - стальная шайба; 3 - стальная прокладка;

4 - доска; 5 - арка из швеллера; 6 - отрезок швеллера;

7 - слой торкретбетона

Штанговая (анкерная) крепь

В отличие от контурной крепи (арочной и многоугольной) с обминаемыми под  нагрузкой сопряжениями ее элементов, работающих на сжатие, штанговая крепь работает как Напрягаемая арматура, превращающая кровлю выработки в породный свод или балку.

Штанговая крепь имеет следующие элементы (рис. 3); стальную штангу 3, вводимую в шпур, пробуренный в закрепляемой зоне выработки, головную часть 1, хвостовую часть с резьбой  после надежного закрепления головной части штанги в шпуре на хвостовую надевают стальную шайбу и завинчивают гайку 4. Вследствие натяжения штанги (усилие N) достигается обжатие породы на длине головки в пределах плоскостей 2 сдвига, а на остальной части по длине штанги происходит уплотнение отдельных пластов в результате возникающих сил трения (Т).

Рис. 3. Схема штанговой крепи

Ввиду отсутствия в штанговой крепи обжимаемых элементов ее жесткость выше, чем у контурной крепи, а закрепляемой породе благодаря натяжению штанг придаются повышенные качества по прочности, жестокости и несущей способности. Таким образом, укрепленная кровля выработки становится конструктивным элементом, выдерживающим значительные нагрузки от давления пород, расположенных выше. Штанговая крепь по сравнению с контурной обладает производственными преимуществами по затратам материалов, расходу времени на перевозку, степени механизации крепежных и проходческих работ, надежности при взрывных работах, обеспечению качества проветривания и увеличению скорости проходки. Штанговая крепь имеет широкое применение в горной промышленности и в тоннелестроении этому способствуют более высокое качество заделки головной части (зависящее от твердости и устойчивости породы), быстрота установки и натяжения (до развития остаточных деформаций кровли выработки) и отсутствие воды в шнурах (ослабляющей заделку).

Различают штанги (рис. 4):

• стальные с клинощелевыми и с распорными головками (замковые);

• железобетонные (беззамковые).

Стальная штанга с клинощелевой головкой (см. рис.4, а) имеет основную часть штангу 2 для клина 1 с прорезью в голов ной части и резьбой на другом конце. Штангу вводят в шнур, превышающий по диаметру ‘штангу на 5—7 мм с частично защемленным в прорези клином, и ударами отбойным молотком по выступающему концу штанги окончательно заклинивают головную часть. Затем надевают шайбу З и навинчивают натяжную гайку 4. Этот процесс выполняют пневматическим или гидравлическим ключом, обеспечивающим расчетное натяжение штанги. Для гарантии без опасности к штангам крепят стальную сетку, устраняющую опасность местных выводов породы.

Прочность заделки в стенку шнура проверяют испытанием на выдергивание штанг в производственных условиях и, в необходимых случаях, корректируют предварительно принятые параметры крепи.

Рис. 4. Штанги:

а — стальная с клинощелевой головкой; б — то же, с распорной;

в — железобетонная

К достоинствам клинощелевой штанговой крепи относятся простота ее изготовления и установки, а также сравнительно небольшая стоимость; к недостаткам — ограниченная область применения (в средних по твердости породах), объясняемая тем, что при небольших площадках контакта со стенками шнура усилие натяжения приводит к пластическому течению мягких пород и металла штанги в слишком твердых породах. Кроме этого, к недостаткам относятся: невозможность повторного использования, необходимость высокой точности бурения шпуров и ограничение их длины сред ними величинами, при соблюдении которых возможно обеспечить расчетную несущую способность заделки.

Стальные штанги с распорной головкой закрепляют в шпуре с использованием эффекта расширения головки. Конструктивно это выполняют в виде двух клиньев, которым придается относительное смещение (см. рис.4,б) такого  устройства сводится к следующему: нижний клин 6 с гладким отверстием большего, чем у штанги, диаметра надевают до упора 7 на верхний конец штанги, снабженный резьбой, а затем ввинчивают его в верхний клин 5 с внутренней резьбой до контакта скошенных плоскостей клиньев.

Собранную таким способом штангу, снабженную шайбой З и болтовой головкой 8, вводят в шнур с последующим ввинчиванием в верхний клин, заклиниваемый в стенку шпура. При этом нижний клин перемещается вдоль штанги и в сторону, чем и обеспечивается увеличение диаметра распорного устройства и его плотное примыкание к стенкам шнура.

Штанговая крепь распорного типа имеет следующие достоинства: возможность неоднократного использования, в связи, с чем её стоимость приближается к стоимости крёпи клинощелевого типа; уменьшение диаметра штанги, неослабленной прорезью; увеличение прочности заделки вследствие большей поверхности распорного устройства. Недостаток — сложность изготовления.

Штанговая крепь обоих рассмотренных типов, будучи незащищенной, от действия коррозии, относится к временным средствам ограждения выработки. Долговечной может быть только железобетонная штанговая крепь, защищенная от коррозии плотной цементно-песчаной оболочкой.

Конструкция такой крепи (рис. 4, в) может состоять и двух стальных оболочек полуцилиндрической формы с отверстиями 10, связанных проволокой и предварительно заполненных пластичным безусадочным цементно-песчаным раствором 11. Образованную таким способом трубку вводят в шнур и заклинивают. Затем отбойным молотком в трубку забивают стальной стержень периодического профиля 9, которым частично выдавливают раствор за пределы трубки и заполняют и свободное пространство в шнуре. Такая железобетонная штанга может воспринимать также срезывающие усилия, возникающие между отдельными пластами породы. Недостаток крепи сложность натяжения штанги из-за применения различных по срокам схватывания и твердения растворов.

винтовой

железобетонный

клино-щелевой

полимерный

распорный

распорный муфта

самопружинный

самораспорный

анкера

Анкерная крепь - представляет собой систему закрепленных в шпурах штанг (стержней), расположенных по периметру выработки в окружающих её породах. К штангам подвешивают опорные плиты. Анкерная крепь работает на растяжение, удерживая породы от расслоения, сдвижения и обрушения.

По характеру закрепления анкеры делятся на две группы: с закреплением в донной части шпура (замковые); с закреплением по всей длине шпура или значительной его части (беззамковые).

 Замковые штанги применяют при наличии породного слоя, обеспечивающего их надежное закрепление.

Существующие типы штанг: клинощелевые, распорные, самозаклинивающиеся

Диаметр штанг 20-25 мм, длина 1-2,5 м.

При сроке службы до года могут использоваться деревянные анкеры

  

Беззамковые штанги применяют для скрепления всей толщи слабых пород (f<3).

Существующие типы штанг:                - железобетонные,                                    - полимерные,                                         - винтовые.

 

                

 Достоинства анкерной крепи: низкая стоимость, простая технология установки, прочное скрепление. Недостатки: Ограниченная область применения.

Анкер стеклопластиковый витой
ИГД им. А.А. Скочинского | Научная продукция | Техника подземной добычи угля | Анкер стеклопластиковый витой

Предлагаются высокоэффективные витые стеклопластиковые анкеры АСВ, которые прошли промыш-ленные испытания в условиях подземных выработок (подготовительных, очистных) на предприятиях угольной и других горнодобывающих отраслей промышленности Российской Федерации и стран СНГ. Анкеры АСВ могут использоваться в качестве временной или постоянной крепи горных выработок различного назначения и срока службы, проводимых в неустойчивых, среднеустойчивых и устойчивых породах прочностью 20-200 МПа. Закрепление анкеров АСВ в шпурах (скважинах) осуществляется ампульным или инъекционным способами быстротвердеющими органическими или неорганическими вяжущими составами на цементной, фосфо-гипсовой основе и др.

Отличительные особенности

  1.  Позволяет увеличить силы сцепления между породными блоками и слоями, повышая устойчивость закрепляемого обнажения.
  2.  Незаменим для борьбы с пучением пород почвы и проявлением отжима из груди забоев и боков горных выработок.
  3.  Легко разрушается при отбойке закрепленного массива взрывными работами и режущим инструментом горных машин.
  4.  Устойчив в агрессивных средах, не огнеопасен, чист экологически и в 4-6 раз легче металлических анкеров.

Варианты сотрудничества: изготовление и поставка анкеров АСВ, контрольного и установочного оборудования, рецептур закрепляющих составов; оказание научно-технической помощи в составлении технической и технологической документации при испытании, внедрении анкеров АСВ применительно к конкретным горно-геологическим и горно-технологическим условиям предприятий; привлечение представителей Заказчика для согласования технического задания на изготовление опытных партий анкеров АСВ, необходимого контрольного и установочного оборудования, рецептур быстротвердеющих закрепляющих составов, разработки технической и технологической документации применительно к конкретным горно-геологическим и горно-технологическим условиям предприятий.

Штанговая крепь быть рекомендована:

штанговая крепь всех типов – для применения в породах средней твердости (глинистые сланцы, песчаник, известняк и т. п.);

штанговая крепь с распорной головкой — в твердых породах (неповрежденные изверженные и метаморфические) и полускальных (мергель);

железобетонная штанговая крепь — в породах твердых, очень твердых, а также в мягких (глины).

Анкероустановщики

Пневматический анкероустановщик низкого давления

типа GOPHER 250/3 LP, 310/3 LP, 350/3 LP

 

 

Это вручную управляемые вращающиеся машины низкого давления с трехступенчатым телескопическим механизмом. Анкероустановщик способен работать в диапазоне высот от 1,1 м до 4,1 м.

  Анкероустановщик может работать с давлениями в пределах от 4,15 бар до 6,2 бар и может быть использован с подходящими буровыми сталями для бурения с промывкой или для сухого бурения.

  Типовое применение включает горное применение, применение при ведении карьерных работ, при строительстве туннелей.

 

  1. Разрешение ГОСГОРТЕХНАДЗОРА
  2. Двойной разгрузочный клапан для выбора наилучшей частоты вращения .
  3. Внешний корпус лапы сделанный из углеродистого волокна улучшающий долговечность и уменьшающий вес машины
  4. Улучшенный клапан для воды, увеличивающий значение рабочего давления воды
  5. Большой выпускной глушитель, снижающий значения уровня шума до 84 дБ (А)
  6. Легкие, но надежные насадка и шарнирный блок из стеклопластика
  7. Опции коробки передач: большой момент/низкая частота вращения или малый момент/высокая частота вращения 

Размеры машины

Тип машины

сложенный

разложенный

Масса

 

мм

мм

кг

MGS/250/3/LP

1080

2360

42,6

MGS/310/3/LP

1280

3050

44,7

MGS/350/3/LP

1440

3650

47,1

MGS/410/3/LP

1530

4100

49,0

  Дополнительная информация

  Уровень Вибрации

м/с 2

0.678

Уровень шума

дБ ( A )

84

Бетонные крепи

Бетон – искусственный каменный материал, полученный при твердении цемента, воды и заполнителей (песка, щебня, гравия). Состав бетона – 1:П:Щ, где 1 – одна часть цемента, П – число частей песка, Щ – число щебня или гравия. Обычно применяют 1:2:3; 1:3:5; 1:4:6.

В зависимости от содержания цемента в 1м3 бетонной смеси – бетоны жирные (более 250кг), средние (200-250кг), тощие (до 200кг).

В зависимости от содержания воды в 1м3 бетона – жесткие (130 – 170л), пластичные (170 – 230л) и литые (более230л).

Марки бетона 100, 150, 200, а для сборных ж\б крепей – марок 300, 400, плотность 2,1 – 2,3 т/м3.

Достоинства – высокая прочность при работе на сжатие, монолитность, долговечность, огнестойкость.

Недостатки – большая плотность, незначительное сопротивление изгибающим и растягивающим нагрузкам, трудоемкость возведения, невозможность воспринимать нагрузки сразу после возведения крепи.

Торкрет – бетон – мелкозернисты бетон из цемента марки 400, 500 (до 750 кг на 1м3 смеси) песчано – гравийного заполнителя с крупностью зерен до 5мм и воды.

Набрызгбетон – более крупный заполнитель (до25мм), а содержание цемента на 1 м3 смеси – 350 – 400кг.

Искусственные камни – кирпич, бетонит – бетонные камни до 40кг, бетонные блоки – 200-300 кг и более.

Новые крепежные материалы – пластобетон (вяжущие – смолы, и специальные химические добавки), углепласт (из угольной пластмассы), стеклопластики (синтетические смолы, армированные стекловолокном), и др.

Рис. Бетонная крепь с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием (а), с обратным сводом (б), (в) монолитная крепь вертикального ствола.

Монолитная бетонная крепь и Блочная бетонная крепь

Крепь из монолитного бетона имеет сводчатую замкнутую форму, так как в этом случае бетон хорошо работает на сжатие. Применяют – для крепления капитальных с большим сроком службы.

В зависимости от горно – геологических условий применяют следующие поперечные сечения горных выработок: с вертикальными стенами и сводчатым перекрытием для пород с f = 3 – 9; с вертикальными стенками, сводчатым перекрытием и обратным сводом для пород с f =1-2; круглой формы для сложных горно – геологических условий.

Бетонная незамкнутая крепь состоит из фундамента, стен и свода. Фундаменты представляют собой часть стен, расположенных ниже уровня поверхности почвы, и имеют глубину: со стороны водоотливной канаки – 500мм, а с другой стороны – 250мм. Толщина фундамента в крепких породах равна толщине стен, а в слабых породах их толщину увеличивают на 150-250мм. Верхнюю часть свода называют замком, а поверхности опирания свода на стены – пятами. В зависимости от размеров поперечного сечения выработки, крепости окружающих пород толщину стен принимают 200-500 мм, толщину верхнего свода 170- 350мм, толщину обратного свода 200-350. При круглой форме толщину крепи принимают 300-600мм.
Бетонную крепь возводят с отставанием от забоя до 20м. Участок выработки между забоем и местом возведения бетонной крепи поддерживают временной крепью. Для возведения крепи применяют передвижные или сборно – разборные (деревянные, металлические или смешанные) опалубки. Укладывают бетонную смесь за опалубку вручную или механизированным способом с помошью различных бетоноукладчиков. Конструкцию опалубки и сроки её снятия указывают в паспорте проведения и крепления выработки.

Разновидностью монолитной бетонной крепи является крепь из торкрет–бетона и набрызгбетона – безопалубочное бетонирование. Перед началом работ с помощью сжатого воздуха очищают рабочие поверхности выработки, смачивают их водой. Затем включают цемент – пушку и наносят бетон на горные породы слоями толщиной 3-7см. Каждый последующий слой наносят через 15 – 20мин. Суммарная толщина крепи – 15 – 20 см и более.

Торгово-промышленный дом     СЕВЕР

Опалубка передвижная для крепления наклонных стволов

НАЗНАЧЕНИЕ

  1.  опалубка передвижная предназначена для крепления стволов с углом наклона от 0 до 45 град., сечением в проходке 17,5 м2 и в свету 13,3 м2; 
  2.  сооружаемая опалубкой бетонная крепь должна иметь арочную форму; 
  3.  возведение бетонной крепи производится с обеспечением прохода через опалубку грузовых скипов и людских вагонеток; 
  4.  для работы в низкотемпературных климатических условиях опалубка оборудована механическими устройствами, в т.ч. винтовыми домкратами без применения гидравлических и пневматических домкратов. 

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ

ЗНАЧЕНИЕ

Заходка для бетонирования

м

4 - 5

Сечение выработки в проходке

кв.м

17,5

Сечение выработки в свету

кв.м

13,3

Угол наклона

градус

0 - 45

Толщина бетонной крепи

м

0,3

Усилие на рукоятки винтового домкрата

кг

не более 30

Габариты

м

5 * 3,8 * 3,94

Масса

т

9,4

Армированная набрызг-бетонная крепь.

Армированная набрызгбетонная крепь включает в себя металлическую армированную сетку 1, которую составляют из отдельных отрезков проволоки. Узел крепления сетки 2 изготавливают из штампа в виде омегообратных петель (фиг. 1), из отдельных отрезков проволоки, где высота петли равна глубине шпуров, например 10-15 см. Длина отрезков проволоки на 10 см больше расстояния между шпурами плюс длина петли.

Свободнее концы проволоки отгибают вдоль стенки выработки в направлении максимальных напряжений.

На полученную армированную поверхность (фиг. 2) наносят набрызгбетон (фиг. 3) с одновременным заполнением коротких шпуров с узлами крепления, как показано на фиг.4.

Армирование поверхности металлической сеткой из длинной проволоки возможно в любом направлении максимальных напряжений или напластования пород и трещиноватости, как показано на фиг. 5.

На фиг. 1 изображена омегообразная петля из проволокию.

На фиг. 2 -поперечный разрез горизонтальной выработки с армировкой до нанесения набрызгбетона.

На ф г. 3 - поперечный разрез с армированным набрызг-бетоном.

На фиг. 4 - закрепленная петля в шпуре после нанесения наб-рызгбетона.

На фиг. 5 - продольный разрез горизонтальной выработки, закрепленной: а короткими отрезками проволоки, б длинными отрезками проволоки в горизонтальной и вертикальной плоскости, в длинными отрезками проволоки перпендикулярно напластованию или трещиноватости.

Способ возведения армированной набрызг-бетонной крепи заключается в бурении шпуров 2 глубиной, равной высоте петли, примерно 10-15 см. Как показано на фиг. 1, узлы крепления изготавливают в виде омегообразных петель, запрессовывают в шпуры с помощью перфоратора под давлением 5-6 атм. Процесс происходит следующим образом.

В перфоратор вставляют бур без коронки с выточкой в торце, в которую заводят петлю проволоки, подводят перфоратор с пневмоколонкой и несколькими ударами загоняют до забоя шпура, на котором петля удерживается за счет распора и трения о стенки. Свободные концы петель ориентируют вдоль стенки выработки в направлении максимальных напряжений. Количество вспрессованных в шпур отрезков проволоки в направлении свободных концов зависит от степени армирования набрызг-бетонной крепи в зависимости от категории устойчивости пород и руд. Таким образом образуют металлическую сетку с уздами креплении проволоки к массиву. На армированную поверхность выработки металлической сетки (фиг. 2) наносят набрызгбетон с одновременным заполнением рабочей смесью коротких шпуров с узлами переплетения.

Армированная набрызг-бетонная крепь обладает повышенной устойчивостью против сейсмического воздействия взрывов за счет увеличения площади сцепления узлов крепления арматуры и совместной деформацией с приконтурным массивом горных пород. Это положительное свойство крепи обеспечивает возможность крепления выработки при проходке в непосредственной близости к забою. Способ возведения крепи прост, менее металлоемкий и трудоемок в сравнении с комбиннрованным способом - металлическая сетка, штанги и набрызгбетон.

За счет исключения штанговой крепи освобождают бригаду крепильщиков, состоящую из четырех человек, затяную на бурении шпуров под арматурные штанги, приготовлении песчано-цементного раствора и установке штанг. При этом снижается расход дорогостоящей арматурной стали с 1 п.м. выработки до 25 кг.  

Примеры закрепления выработок бетонной крепью

Монолитная опалубочная бетонная крепь

Выработка, закрепленная торкретбетоном по металлической сетке

Выработка для самоходного оборудования, закрепленная торкретбетоном

с усилением металлической сеткой

Выработка для локомотивного транспорта, закрепленная торкретбетоном с усилением металлической сеткой

Выработка, закрепленная торкретбетоном

Примеры закрепления выработок каменной крепью

Железобетонная крепь

Железобетонную крепь подразделяют на монолитную и сборную.

Монолитная сплошная железобетонная крепь состоит из бетона, в толще которого размещена металлическая арматура.

Монолитную железобетонную крепь применяют в наиболее ответственных капитальных выработках или их участках при больших нагрузках, в особенности неравномерных.

При возведении монолитной железобетонной крепи горных выработок применяют гибкую, жесткую (рис. 41) и смешанную арматуру. В первом случае в качестве рабочей арматуры используют круглую или периодического профиля сталь диаметром 8—25 мм, а при жесткой — двутавр, швеллер и рельсы.

При неустойчивых породах, когда установленную при проходке временную крепь убирать нельзя, применяют смешанную арматуру. В этом случае временная металлическая крепь служит жесткой арматурой, а у внутреннего контура постоянной крепи монтируют сетку из гибкой арматуры, которую связывают с жесткой.

Достоинства монолитной железобетонной крепи заключаются в большой несущей способности, монолитности, хорошем прилегании к окружающим породам и возможности применения при различной форме поперечного сечения выработок. Вместе с тем такая крепь характеризуется большой трудоемкостью возведения и расходом значительного количества металла (особенно при жесткой арматуре). Поэтому монолитную железобетонную крепь применяют сравнительно редко.

Сборную железобетонную крепь можно применять в выработках различной формы поперечного сечения: трапециевидной, прямоугольной, полигональной, арочной, эллиптической и круглой. Она бывает жесткой и податливой. Элементы ее изготовляют из обычного или предварительно напряженного железобетона индустриальными методами, что обеспечивает хорошее качество изделий и высокую производительность труда.

Крепление осуществляют как в сплошную, так и в разбежку, в последнем случае производят затяжку кровли и бортов выработки.

В настоящее время известно много разнообразных конструкций сборной железобетонной крепи. Однако объем ее промышленного применения сравнительно мал, что обусловлено высокой стоимостью элементов крепи, значительным их весом, относительной сложностью изготовления и отсутствием эффективных средств механизации возведения крепи. Вместе с тем работы по созданию эффективных конструкций железобетонной сборной крепи, технологии изготовления ее элементов и созданию средств механизации возведения крепи ведутся непрерывно, так как она способна воспринимать давление пород сразу после установки, характеризуется долговечностью и огнестойкостью и снижает расход металла в несколько раз по сравнению с металлической крепью.

По форме поперечного сечения элементы сборной железобетонной крепи для подготовительных выработок могут быть: сплошными (прямоугольного, полигонального или круглого очертания), пустотельными (с прямоугольным или круглым отверстием) и открытыми: таврового, П-образного, двухтаврового и   рельсовидного    сечения (рис.42).

Необходимый контур крепи может быть составлен из прямолинейных элементов (рис. 43, а), одновременно из прямолинейных и криволинейных элементов (рис. 43, б) и только из криволинейных элементов (рис. 43, в).

В конструктивном отношении крепь из сборного железобетона можно разделить на два типа: рамную, устанавливаемую вразбежку с затяжками, и панельную сплошную, собираемую из плит, блоков или тюбингов. Вес элементов крепи первого типа обычно принимают не более 100—120 кг для возможности их возведения вручную или с применением легких крепеукладчиков. Элементы панельного типа крепи имеют большой вес, и для ее возведения обычно применяют крепеукладчики тяжелого типа.

В зависимости от горно-геологических условий, характера и направления горного давления сборная железобетонная крепь может быть жесткой, податливой, шарнирной, с замкнутым и незамкнутым контуром — трапециевидной, прямоугольной, полигональной, арочной, эллиптической и кольцевой формы.

Прочностные свойства бетона элементов крепи лучше используются при восприятии сжимающих усилий, так как прочность бетона на сжатие в 10 раз больше прочности на растяжение и в 5 раз больше прочности на изгиб. Поэтому для облегчения условий работы крепи и лучшей устойчивости выработок более рациональны арочные, сводчатые, эллиптические и кольцевые контуры крепи, т. е. составленные из криволинейных элементов. 

Сборная железобетонная крепь является одним из основных промышленных видов крепи. Только в угольной промышленности ее применение достигает 400 км в год. Она обладает высокой несущей способностью, огнестойкостью и изготовляется в основном из местных строительных материалов с минимальным расходом металла. По сравнению с монолитной эта крепь способна воспринимать горное давление сразу после ее возведения, исключаются «мокрые процессы», улучшаются условия труда проходчиков и снижается стоимость проведения выработок. 

Для крепления капитальных выработок применяют плиты пустотелые или ребристые.

Соединения элементов сборных железобетонных крепей могут быть: жесткие, шарнирные с применением вкладышей, шарнирные без вкладышей, шарнирно-податливые, шарнирно-болтовые и др. (рис. 44-47). Наиболее прочными, надежными и удобными при возведении являются: шарнирное без вкладышей и шарнирно-болтовое, которое допускает поворот соединяемых элементов на угол 50—55 при высокой прочности соединяемых элементов (до 8—8,5 т).

Арочная шарнирная железобетонная крепь конструкции ИГД им. А.А.Скочинского состоит из отдельных железобетонных арок  с шарнирно-болтовым соединением звеньев, устанавливаемых в горных выработках через 0,5—1,5 м (рис. 44).

Большие конструктивные возможности плит УРП, универсальность и типизация позволили освоить крепление выработок больших пролетов, в том числе сопряжений выработок и околоствольных камер.

Универсальная ребристая плита УРПМ (рис. 45) устраняет некоторые недостатки крепи УРП и снижает стоимость крепления выработок сборным железобетоном. Применение таврового сечения (вместо П-образного, принятого в плитах УРП) позволяет уменьшить вес плит УРПМ и расход материалов на их изготовление без снижения несущей способности крепи. Практика показала, что в крепи УРГТ в основном разрушаются цилиндрические вкладыши. В плитах УРПМ такое положение исключается, так как при сплошных монолитных обеспечивается  равномерное распределение давления на вкладыши, даже при неточном сопряжении двух смежных плит.

При унификации плит УРПМ сопряжения горных выработок выделены в отдельною группу. Разработанные десять типоразмеров плит УРПМ рассчитаны для крепления выработок с пролетом не более 5 м.

Универсальный тавровый элемент крепи УТЭ (рис. 46) также разработан. ВНИИОМШС. Крепь из элементов УТЭ предназначена для крепления горизонтальных и наклонных протяженных горных выработок, проводимых в обычных горногеологических условиях, при коэффициенте крепости пород  3 по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

В комплект рамы крепи входят универсальные тавровые элементы и фундаментные опорные плиты (башмаки). Универсальные тавровые элементы УТЭ представляют собой тонкостенную железобетонную конструкцию таврового сечения. По торцам элементов расположены оголовники сплошного прямоугольного сечения с консолями.  Оголовники    заканчиваются     выпуклой цилиндрической     поверхностью, на консолях имеются вогнутые цилиндрические поверхности несколько большего радиуса. При соединении элементов в раму выступающая выпуклая поверхность одного элемента входит в вогнутую поверхность консоли другого элемента, образуя шарнирное соединение (рис.47). Ширина элементов всех типоразмеров 320 мм, высота элементов 80—120 мм и зависит от их длины.

Для крепления горных выработок всех типовых сечений используются десять типоразмеров элементов крепи УТЭ. Все типоразмеры элементов, кроме УТЭ-2,32 и УТЭ-2,47, могут быть использованы в качестве стоек, верхняков и подкосов. Элементы УТЭ-2,32 и УТЭ-2,47 используются только как стойки, в связи с чем они отличаются от элементов всех остальных типоразмеров, наличием консоли только на одном конце.

Фундаментная плита (башмак) (рис. 48) представляет собой железобетонный элемент С-образной формы. Основные размеры плиты: ширина 170 мм, толщина 60 мм, длина 1000 мм.

Железобетонная рамная крепь конструкции ПНИУИ представляет собой неполные трапециевидные рамы жесткой конструкции (рис. 49), состоящие из двух железобетонных стоек и верхняка. Стойка крепи представляет собой железобетонный элемент трапециевидного сечения с прямоугольным оголовьем на одном конце для сопряжения с верхняком. Верхняк крепи представляет собой балку трапециевидного сечения с переменной высотой. Соединение верхняка со стойкой осуществляется посредством опорной поверхности и упора.

Арматурный каркас верхняка плоский. Железобетонная крепь конструкции ПНИУИ предназначена для крепления горных выработок со сроком службы не менее 3 лет, находящихся в зоне установившегося горного давления, со средними условиями поддержания и при отсутствии пучащих пород в почве. Крепь серийно изготовляют Донским заводом ЖБШК.

Железобетонная арочная шарнирная крепь (рис. 50) из элементов таврового сечения разработана ВУГИ. Эта крепь состоит из арок с шарнирным соединением
звеньев и предварительно напряженных железобетонных затяжек между ними. Каждая арка состоит из четырех железобетонных звеньев, соединенных между собой
металлическими болтами. Элементы арки имеют в средней части тавровое сечение и сплошные головки на концах с предусмотренными в них отверстиями для соединительных болтов. Шарнирность соединения звеньев и возможность поворота элементов арки относительно друг друга обеспечиваются за счет изгиба соединительных болтов. Такая крепь предназначена для крепления одно- и двухпутевых выработок с установившимся горным давлением.

Сборная безреберная крепь ВСВ-2 выполнена в виде четырехшарнирной рамы, состоящей из верхней П-образной рамы и двух одинаковых стоек (рис. 51). Элементы крепи имеют прямоугольное сечение, чем обеспечивается минимальное аэродинамическое сопротивление движению воздуха. Крепь изготовляют с обычным армированием сварными каркасами. Особенностью конструкции является возможность транспортирования всей рамы в собранном виде от поверхности до забоя и ее сборки в забое с помощью специальной вагонетки-укладчика. Уменьшение количества составных элементов в раме крепи увеличивает скорость ее установки. Однако в связи с увеличением веса отдельных элементов крепи ее возведение возможно только механизированным способом.

Тюбинговая крепь. Для выработок круглого и арочного сечений применяют также тюбинговые крепи. Каждый типоразмер тюбинга представляет собой отрезок дуги, вписываемый в окружность того или другого диаметра выработки.

Если рамные имеют массу 100-120 кг и возводятся вручную, то сплошные – тюбинговые – 200-500кг и для их возведения применяют различные крепеустановщики.

а – КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая; и б- ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь.

КТАГ - крупноразмерная тюбинговая арочная гладкая; ГТК – гладкостенная тюбинговая крепь. Отличаются размерами и массой. Площадь сечения выработки в свету от 8 до 26 м2. Девять типоразмеров тюбингов. Состоит из тюбингов 1 и полутюбингов 2. Возводят крепь снизу вверх, укладывая тюбинги и расклинивая их временными распорами. После укладки последнего замкового тюбинга арку забучивают равномерно с двух сторон, а распорки удаляют.

 

Примеры крепления выработок ж/б рамной крепью

Примеры крепления выработок ж/б тюбинговой крепью

Примеры крепления выработок смешанной крепью

Крепление горных выработок анкер-подхватами

На фиг. 1 представлен продольный разрез выработки на призабойном участке. Такая крепь может служить в качестве временной, а также постоянной для поддержания выработок в относительно благоприятных условиях, например в массиве крупноблочного строения.

На фиг. 2 (а и б) показаны продольное и поперечное сечения выработки, закрепленной способом, для сложных условий поддержания, например на участках повышенной нарушенности массива горных пород, в зонах интенсивных деформаций и повышенной напряженности массива.

На фиг. 3 и 4 (а и б) показаны конструкции узлов сопряжения анкер-подхватов соответственно с применением натяжной гайки, клина и хомута.

 На фиг. 5 показаны различные фазы установки анкер-подхватов.

 На фиг. 6 показан анкер-подхват из семипроволочного арматурного каната класса К-7. 

На фиг. 7 показан составной анкер-подхват.

Способ осуществляют следующим образом.

Вслед за подвиганием забоя 1 (фиг. 1) в кровле и боках выработки бурят шпуры 2 по заданной сетке анкерования, в которые устанавливают рядами анкер-подхваты (АП) 3. Выступающие из шпуров, загнутые под прямым углом хвостовики 4 располагают вдоль выработки по направлению к забою, при этом свободные концы хвостовиков предыдущего ряда АП 3 должны выступать за линию шпуров последующего ряда.

Для установки каждого последующего ряда АП 3 используют уголки-переходники (УП) 5 из стального проката, например, 100x100x10 длиной 150 мм с отверстиями 6 и 7 в его полках, выполненными на разном расстоянии от его края.

Через отверстие 6 полки 8, расположенной перпендикулярно поверхности выработки, пропускают свободный конец АП 3 предыдущего ряда, затем, перемещая УП 5 по хвостовику 4, совмещают другое отверстие 7 с устьем шпура 2 следующего ряда (фиг. 5) и через это отверстие пропускают стержень АП 3. Таким образом, сопрягают все АП предыдущего и последующего рядов, после чего, в зависимости от принятого вида узла сопряжения, производят те или иные операции по обеспечению совместной работы АП: установку упругоподатливых элементов 9, шайб 10, затяжку гаек 11 (фиг. 3), забивку клиньев 12 (фиг. 4, а) или установку хомутов 13 (фиг. 4, б). Повторяя весь комплекс операций от ряда к ряду, крепление выработки доводят до определенного отставания от забоя, принятого по паспорту крепления выработки. Свободные концы хвостовиков 4 последнего ряда АП 3 крепят у забоя с помощью УП 5, устанавливаемых на устьях шпуров, пробуренных для следующего ряда АП. При этом через отверстие 7 УП в шпурах устанавливаются временные извлекаемые анкеры 14 (фиг. 1).

Крепление выработки вслед за очередным подвиганием забоя 1 осуществляют после извлечения временных анкеров 14 из последнего ряда шпуров 2 на ранее закрепленном участке, вместо которых устанавливают АП 3. Извлечение временных анкеров 14 и установку следующего ряда АП в кровле производят под защитой предохранительной крепи, например деревянных стоек. Затем повторяют цикл операций по креплению в той же последовательности.

При усложнении условий поддержания выработки, закрепленной таким способом, например, с началом влияния очистных работ или на участках повышенной нарушенности массива горных пород, производят усиление крепи аналогичным образом, устанавливая в шпурах 15, пробуриваемых в шахматном порядке по отношению к шпурам 2 (фиг 2, а) АП 16 и второй очереди, при этом на АП 3 предварительно может быть повешена металлическая решетка 17.

Для навешивания решетки 17 ее крепят к хвостовикам 4 с помощью проволочных скруток, после чего в шпуры 15, начиная с нижнего ряда в боку выработки, устанавливают АП 16. Стрежни АП 16 пропускают сквозь ячейки решетки, а хвостовики располагают поверх решетки по контуру выработки. Сцепление АП 16 между рядами осуществляют тем же способом, что и при установке АП 3. Хвостовики последнего (нижнего) ряда анкер-подхватов крепят с помощью УП, устанавливая через отверстие 7 в шпуры следующего ряда анкеры с опорной головкой (или петлей).

При длительном сроке службы выработки после установки крепи по предлагаемому способу в качестве изолирующего покрытия на поверхность выработки может быть нанесен торкрет-бетон.

В выработках со значительными неровностями на контуре могут найти применение АП из гибкого материала, например семипроволочного арматурного каната класса К-7 (фиг. 6).

Преимущества способа заключаются в том, что совместная работа анкер-подхватов сразу после их установки, создавая необходимый подпор породам на контуре выработки и максимально используя их несущую способность, позволяет повысить эффективность крепления горных выработок. С помощью простейших конструктивных решений в узлах сопряжений анкер-подхватов можно задавать крепи различные режимы работы (относительно жесткий, податливый или упругоподагдивый), а также регулировать рабочий режим кровли в процессе эксплуатации выработки.

 

Рис. Выдвижная временная предохранительная крепь

Крепь наклонных выработок

Для крепления наклонных выработок - наклонных стволов, бремсбергов, уклонов, людских ходков, скатов и печей — применяют деревянную и металлическую крепь, а для капитальных - бетонную, каменную, смешанную и сборную .железобетонную. Конструкция крепи и ее материал зависит от срока службы выработки, устойчивости боковых пород и угла наклона выработки к горизонту.

В наклонных выработках (см. рис. 1) вертикальное горное давление Q действует двояко: одна его часть N (нормальная сила) давит непосредственно на крепь, другая Т тангенциальная) стремится сдвинуть крепь по падению выработки. С увеличением угла падения сила N постепенно уменьшается, а сила Т увеличивается, и при α = 90 обусловливает горное давление в вертикальной выработке.

Кроме того, с увеличением угла а растет боковое давление на крепь, так как при этом увеличивается высота выработки по вертикали (при постоянной высоте выработки по нормали), от которой зависит ширина свода обрушения и, следовательно, боковое давление.

Если угол наклона выработки α больше угла естественного откоса почвы αо, то возможно сползание пород почвы, во избежание чего приходится закреплять и почву выработки.

Рис. 1. Схема определения горного давления в наклонной выработке

В наклонных выработках давление на крепь раскладывается на две составляющие (рис.1):

(при α=0-45 град.):

 

где: P, N, T – соответственно вертикальная, перпендикулярная и продольная составляющие горного давления, mc/м;

α - угол наклона выработки, град.

Материалы и конструкции крепи наклонных выработок

Деревянную крепь применяют для крепления участковых уклонов, бремсбергов, печей, скатов, людских ходков и наклонных столов с небольшим сроком службы.

Как и в горизонтальных выработках, основной формой крепи этих выработок является обычная крепежная рама, которая в зависимости от угла наклона выработки претерпевает следующие видоизменения (рис. 2):

  1.  При α =0 -10  величина сдвигающей силы Т 'невелика и для ее восприятия достаточно тщательной расклинки обычных крепежных рам, состоящих из двух стоек 1 и верхняка 2 (рис. 2, а).
  2.  При α =10 -20   для противодействия сдвигающей силе Т устанавливают между рамами крепи распорки 3 (рис. 2,б), а лунки под стойки делают глубиной 200-300 мм.
  3.  При углах наклона α =20 -30  во избежание большого заглубления лунок стойки по низу также распирают распорками 4 (рис. 2, в).
  4.  При углах  α =30 -35   возможно сдвижение породы почвы, поэтому крепь усиливают поперечными лежнями 5 (рис. 2, г). При α =30-45 выработки крепят полными рамами, а распорки устанавливают между верхняками и лежнями.

5. При дальнейшем увеличении угла наклона выработки α>45 увеличивается и сдвигающая сила Т, поэтому выработку крепят венцовой крепью вразбежку или всплошную с опорными венцами (6) через 8-10 м. Верхняки и лежни соединяют со стойками в паз, а концы их заводят в лунки в боковых породах на глубину 500-700 мм. В уклонах и других аналогичных наклонных выработках рамы устанавливают перпендикулярно почве выработки, но если породы кровли или почвы склонны к смещению (вниз по падению), то рамы устанавливают с наклоном 5-7 (рис 2, д). В слабых породах опорные венцы ставят и при α<45 .

6. При α=90 крепь из обычных крепежных рам превращается в венцовую крепь на стойках (бабках) вертикальных стволов шахт (рис. 2, е). Элементы крепежных рам (стойки 1, верхняки 2, лежни 5) превращаются в стороны венцов, а распорки 3 и 4 — в стойки (бабки).

Крепежные рамы установленные сплошь, образуют сплошную венцовую крепь.

Верхняк со стойкой соединяют при помощи обыкновенной лапы, в паз, в полдерева, комбинации лапы с шипом; стойки с лежнем соединяют обыкновенной лапой, в зуб, в паз и врубкой со скошенными краями.

Рис. 2. Деревянная крепь наклонных выработок

Металлическую крепь применяют преимущественно при углах наклона выработки до 30 в виде крепежных рам или арок, усиливая их с увеличением угла наклона распорками и лежнями.

Если α< αо, то применяют арки открытой формы (рис. 3), при α > αо необходимо закреплять почву, т. е применять арки закрытой, кольцевой формы (рис. 4).

При увеличении угла α = 90 арочная крепь превращается в крепь на стойках, аналогичную обычной металлической временной крепи вертикальных стволов.

 

 

Рис. 3. Арочная крепь открытой формы

Рис. 4. Арочная кольцевая крепь


Каменную и бетонную крепь обычно применяют для крепления наклонных стволов, капитальных бремсберюв и уклонов. Основная форма ее — сводчатая с вертикальными стенками.

При углах наклона выработки α=0-15 применяется обычная сводчатая крепь с вертикальными или криволикими стенками. Если α =15-45 , то фундаменты крепи делают уступной формы с высотой уступов 0,4—1 м. Если в этих условиях стены крепи сооружают из кирпича или бетонитов, то ряды кладки их должны быть горизонтальными. При углах наклона выработки α =45-75 применяется обратный свод ступенчатой формы. При α >75 наклонную выработку закрепляют цилиндрической крепью круглого или овального сечения с применением одно- или двухконических опорных венцов.

Сборная железобетонная крепь применяться для крепления наклонных капитальных выработок с углом падения до 25° арочной формы, а при α=20 — рамная. Для наклонных стволов с углом падения от 25 до 75° ВНИИОМШС разработал сборную железобетонную крепь из плит П-образного сечения (рис. 5). Опорные венцы этой крепи состоят из таких же, но более усиленных элементов.

Рис. 5. Сборная железобетонная крепь наклонных стволов из плит П-образного сечения:                 1-опорная рама; 2-боковая плита-стойка; 3-средняя стойка; 4-прогон; 5-плита-верхняк;                   6-плита-лежень; 7-плита-шпала; 8-рельсы; 9-напрвляющие

Рамы опорных венцов 1 в зависимости от угла падения устанавливают через 8—12 м. Концы элементов рам опорных венцов заводят в лунки, которые затем забучивают породой и заливают цементным раствором. Плиты-шпалы 7 и плиты-лежни 6 крепежных рам укладывают на свежеуложенный тощий цементный раствор. Закрепленное пространство заполняют мелкой породой. Элементы рам и рамы между собой скрепляют болтами.

Смешанная крепь. Для крепления участковых уклонов, бремсбергов, людских ходков при α<20° иногда применяют смешанную крепь в виде рам из деревянных или железобетонных стоек и металлических верхняков. Для крепления наклонных стволов при α <30° часто применяют крепь из каменных или бетонных стен с металлическими балками, между которыми возводят бетонные сводики. Стены в этом случае при α >15° имеют ступенчатые фундаменты и возводятся горизонтальными рядами. Крепь в наклонных выработках возводят звеньями: при α <30° — сверху вниз; при α>30° — снизу вверх.

Анкерная крепь. Эту крепь применяют и в наклонных выработках. При этом обычно используют металлические штанги длиной 1,2—1,8 м, располагаемые по сетке от 1×1 до 1,5×1,5м.

Часть 6  

 

1.Бурение

2.Заряжание, взрывание

3.Погрузка

4.Крепление

Рис. 1. Последовательность работ при проходке выработки с БВР

Пневматический зарядчик шпуров патронированным ВВ (рис. 11) работает следующим образом. Перед заряжанием заряжающая труба вводится в шпур, и он продувается сжатым воздухом. Затем ножевой наконечник трубы устанавливается от забоя шпура на расстоянии 100—200 мм, в затвор закладывается патрон ВВ и включается сжатый воздух.

Оболочка патрона ВВ, проходя ножи, разрезается, патрон с силой выталкивается в шпур и запрессовывается в нем. При помощи пневмозарядчика, пользуясь им как простым за-бойником, можно закладывать в шпур боевой патрон. Для этих целей наконечник трубки снабжается резиновой пробкой. Боевой патрон вручную перекрывается глиняным ни/ком, а затем при помощи того же зарядчика производится забойка шпура глиняными патронами.

Применение пневмозаряжания позволило увеличить плотность заряжания до величины плотности ВВ в патронах (на 30%) без изменения длины заряда и за счет этого:

сократить объем буровых работ на одну заходку на 20—30%;

повысить КИШ с 0,7-0,75 до 0,9-0,95;

снизить общие трудовые затраты по буровзрывному комплексу на 1 м пройденной выработки на 40-50%.

В целом методы механического заряжания шпуров являются перспективными, и в настоящее время ведутся работы по их дальнейшему усовершенствованию для массового внедрения.

Снижение времени заряжания шпуров достигается не только за счет механизации, но и лучшей организации работ, использования качественного инструмента для ведения взрывных работ.

Перед заряжанием шпуры должны тщательно продуваться или прочищаться. Для продувки .ипуроЕ! сжатым воздухом применяются специальные гнутые трубки, оборудованные краником, а для лучшего выдувания крупных частиц породы — срезанные на конце. Кроме трубки в забое должны быть ложки-чищалки для очистки шпуров от крупных кусков породы.

Забойники для дэсылки патронов должны изготовляться из качественной древесины, быть гладко проструганными и достаточно длинными, диаметр их должен быть равным диаметру патрона. Если такой забойник при проверке взрывником пробуренных шпуров доходит до забоя шпуров (до дна шпура), то имеется уверенность, что при заряжании патрон ВВ пройдет по всей длине шпура. В некоторых странах забойннки изготовляют из пластикатов. Такие забойники хорошо изгибаются в шпуре и в то же время обладают достаточной жесткостью.

Для сокращения времени заряжания целесообразно использовать сборные колонковые заряды. На Миргалимсайском руднике при скоростной проходке выработки для этих целей применяли кассеты, представляющие собой трубки из алюминиевого сплава из расчета на длину заряда ВВ. Вдоль трубки делали сквозную прорезь для огнепроводного шнура, чтобы последний не мешал при проталкивании заряда в шпур.

В кассеты укладывали патроны ВВ, боевик помещался третьим от забоя шпура. Из ниши, где заготавливались заряды ВВ, кассеты в специально приспособленных для этих целей носилках переносились в забой. На носилках предусматривалось отделение для помещения зарядов с усиленной изоляцией для нижних обводненных шпуров. Ниши находились не далее 100 м от забоя.

В Германии патроны нобелита по желанию потребителя поставляются в сборных колонках, представляющих собой готовые колонковые заряды в пластмассовых оболочках с патронами-боевиками, расположенными в конце колонок. Для приготовления сборных колонковых зарядов непосредственно в выработке применяются передвижные сборно-разборные клетк/г Такая клетка устанавливается на расстоянии 100—300 м от забоя и по мере подвигания забоя переносится. Она легко разбирается и складывается. Клетка используется также как укрытие во время взрывания зарядов в забое. Сборные колонковые заряды доставляются в забой в специальных ящиках-носилках, имеющих внутри углубления для зарядов. Длина ящика 2,2 м позволяет переносить в нем заряды для шпуров глубиной до 3 м. Масса загруженного ящика равна 40—50 кг.

При использовании сборных колонковых зарядов значительно сокращается общее время на заряжание шпуров и, кроме того, повышается безотказность детонации заряда в шпуре. Хронометражные данные показывают, что при применении сборных колонковых зарядов время на взрывные работы снижается на 33,3%.

Забойка шпуров и скважин

Песчано-глиняная забойка

Рис.  1. Пневмозабойник:

1 – трубка для подачи песка в шпур;

2 – крышка;

3 – завес;

4 – бункер;

5 – днище с завихривающими лопастями внутри;

6 – трубка для сжатого воздуха;         

7 – воздушный кран;     

8 - замок

Гидрозабойка

Рис.  2. Конструкция комбинированной забойки:

1 – заряд; 2 – запирающая забойка;

3 – водяная забойка

Рис. 3. Ампула с обратным клапаном

Рис. 4. Ампула с омпенсирующей складкой конструкции КНИУИ:

1 – полиэтиленовая ампула;

2 – припаянная полоска из полиэтилена

Рис. 5. Самоудлиняющая  ампула конструкции               ИГД им. А.А.Скочинского:

1 – корпус ампулы;

2 – обратный клапан;                           

3 – подворачиваемая часть ампулы;

4 - отросток

система инициирования неэлектрического взрывания

(описание системы)

Система СИНВ - это отечественная неэлектрическая система инициирования повышенной безопасности на основе ударно-волновой трубки (УВТ), не содержащая инициирующих взрывчатых веществ.

Система СИНВ разработана в России Государственным научно-производственным предприятием «Краснознаменец», Государственным унитарным предприятием «Новосибирский механический завод «Искра» и открытым акционерным обществом «Нитро-Взрыв». Система прошла весь цикл промышленных испытаний на горнорудных и угольных предприятиях страны и допущена Госгортехнадзором РФ к постоянному применению разрешением № 04-35/481 от 28.07.98 для взрывных работ на земной поверхности в подземных рудниках и угольных шахтах, где допущено применение непредохранительных ВВ II класса.

Система СИНВ выпускается в двух вариантах:

  1. для взрывных работ на земной поверхности (содержит устройства, инициирующие с замедлением и поверхностные заряды СИНВ-П и устройства, инициирующие с замедлением скважинные заряды нормальной термостойкости СИНВ-С-Н или повышенной термостойкости СИНВ-С-Т);
  2. для взрывных работ в подземных рудниках и угольных шахтах, где допущено применение непредохранительных ВВ II класса (содержит устройства, инициирующие с замедлением шпуровые заряды СИНВ-Ш).

Система СИНВ имеет следующие достоинства:

* высокий уровень управляемости массовыми взрывами, достигаемый за счет использования индивидуального замедления взрывания каждого скважинного или шпурового заряда и широкого выбора времени замедления;

* исключение подбоя взрывной сети и возможность оптимизации поверхностных замедлений благодаря применению внутрискважинного замедления;

* эффективное использование «донного» инициирования скважинных зарядов, в том числе высокочувствительных, так как проводник сигнала, используемый в системе (УВТ), не имеет бокового энерговыделения и не оказывает отрицательного воздействия на окружающий его скважинный заряд;

* исключение возможности «обратного» инициирования, то есть передачи инициирующего сигнала во взрывную сеть при несанкционированном взрыве скважинного заряда;

* высокая стойкость к механическим воздействиям, обеспечиваемая исключением из состава элементов системы инициирующих взрывчатых веществ;

* нечувствительность к электрическим и электромагнитным воздействиям;

* низкий сейсмический эффект, обусловленный незначительной массой взрывчатого материала в УВТ и разновременностью срабатывания скважинных или шпуровых зарядов.

В целом система СИНВ обеспечивает существенное повышение эффективности и безопасности взрывных работ.

По своим техническим характеристикам она является аналогом системы «Нонель» фирмы «Динашок».

НОНЕЛЬ – неэлектрическая система инициирования с линиями проводников низкого типа энергии.

Нонель - система является важнейшим изобретением по взрывным системам в этом столетии. Это вклад в улучшение безопасности и результативности взрывного дела. Нонель – система появилась на рынке с 1973 года и внедряется по всему миру. Второе поколение неэлектрических детонаторов делает нонель - систему лучшей системой в мире для гражданского использования неэлектрических детонаторов, которые являются свободными от первичных взрывчатых веществ.

Новая система базируется на оригинальной идее, и включает в себя новый уникальный Непервичный Детонатор Взрывчатых веществ (NPED), который является полностью свободным от первичного взрывчатого вещества.

Большинство детонаторов содержит и первичные и вторичные взрывчатые вещества. Впервые была предпринята попытка, удалить первичное взрывчатое вещество (в нашем случае азид свинца), чтобы развить более безопасную систему. Для военного использования, есть несколько различных типов детонаторов, которые содержат только вторичное взрывчатое вещество, но ни один из проектов не был подходящим для передачи к гражданскому использованию.

Первичные взрывчатые вещества горят чрезвычайно быстро в атмосферном воздухе, с горением окончания взрыва в доли миллисекунды. В обычном детонаторе, относительно медленное горение в элементе задержки кончается взрывом основной нагрузки через первичную. В новой нонель – системе, та же самая функция достигается посредством инициирования так называемого L–элемента, который вводится через обычный элемент задержки. Это дает увеличенную безопасность и существенное сокращение количества вредных веществ в парах взрыва.

Нонель – система доступна в трех вариантах для различных применений. Система выполняет требования Шведского Стандарта для системы инициирования с неэлектрическими проводниками сигнала низкого типа энергии. Стандарт выполняет требования Спецификации для Детонаторов гражданского использования в Великобритании.

Конструкция

Система СИНВ

Устройства системы СИНВ-П, СИНВ-С и СИНВ-Ш представляют собой отрезок ударно-волновой трубки (УВТ), герметично соединенный с помощью эластичного уплотнения (резиновой втулки) с капсюлем-детонатором (КД) мгновенного действия или с замедлением. В состав устройства СИНВ-П, кроме того, входит монтажный элемент - фиксатор, закрепленный на КД.

УВТ изготавливается по патенту России № 2089630 из специальных сортов пластмасс, выдерживающих высокие механические и тепловые нагрузки, устойчивых к воздействию агрессивных сред и обладающих хорошими адгезионными свойствами относительно реактивных материалов, применяемых в УBT. Она представляет собой гибкую пластиковую трубку, состоящую из нескольких слоев. На внутреннюю поверхность трубки нанесен взрывчатый материал, зажигание которого инициирующим импульсом приводит к образованию устойчивого процесса, распространяющегося внутри трубки со скоростью около 2 км/с. Боковое энерговыделение у УВТ отсутствует. Давление в потоке продуктов, распространяющегося по трубке, не превышает 5 МПа, что достаточно только для инициирования специального КД. Поэтому УВТ служит только для трансляции инициирующего импульса к КД.

УВТ производится в трех исполнениях:

  1. зеленого цвета - для устройств СИНВ-С-Т;
  2. красного цвета - для устройств СИНВ-П;
  3. желтого цвета - для устройств СИНВ-Ш и СИНВ-С-Н.

Длина УВТ выполняется в соответствии с требованиями заказчика.

Наружный диаметр УВТ составляет 3,5 мм, масса взрывчатого материала 20 мг/м. Усилие на разрыв не менее 200Н, относительное удлинение с сохранением работоспособности не менее 200 %.

КД представляет собой гильзу из алюминиево-магниевого сплава или из стали с томпаковым покрытием, внутри которой размешены замедлительный элемент, инициирующий элемент и основной заряд.

Инициирующий элемент выполнен без использования инициирующих взрывчатых веществ. Длина гильзы устройств СИНВ-П находится в пределах 50 - 60 мм, устройств СИНВ-С и СИНВ-Ш - 72 - 85 мм в зависимости от времени замедления.

Масса основного заряда в КД с замедлением устройств СИНВ-С и СИНВ-Ш составляет 1,5 г, устройств СИНВ-П - 0,5 г.

Для герметичного соединения КД с УВТ используется резиновая втулка. Фиксация осуществляется методом обжимки. Резиновая втулка также предохраняет участок УВТ, примыкающий к КА, от смятия при перегибах, возникающих при изготовлении боевиков.

Свободный конец УВТ герметизируется специальной мастикой.

При срабатывании УВТ поток продуктов реакции воспламеняет замедлительный элемент КД, который с определенной задержкой воспламеняет инициирующий элемент. Горение инициирующего элемента переходит в детонацию. Детонационный импульс возбуждает взрыв основного заряда КД, который в свою очередь инициирует соединенный с ним элемент взрывной цепи.

Система - Нонель-трубка

Нонель - трубка сделана из специального высококачественного пластического материала наружным диаметром 3 мм. Материал должен быть окрашенным, но прозрачным, должен быть способным противостоять различным механическим напряжениям и климатическим условиям, должен иметь хорошие свойства прилипания реактивного вещества, используемого в трубке, на внутреннюю поверхность трубки и должен надежно функционировать.

Внутренняя часть пластмассовой трубки покрыта реактивным порошком, состоящим из НМХ и алюминия. Для начала реакции требуется комбинация волны удара и высокой температуры. Волна удара передается на пыль реактивного вещества, которое резко поднимает температуру горения. Последовательность реакции может быть уподоблена взрыву пыли: когда реактивное вещество взрывается, волна удара передается по трубке со скоростью приблизительно равной 2100 м/с. Волна удара достаточно сильна, чтобы активизировать детонатор, но не достаточно сильная, чтобы разорвать Нонель – трубку.

Большое преимущество Нонель – трубки состоит в том, что она не загрязняет окружающую среду. Наилучшие результаты получены при взрывании детонатора у основания отверстия взрыва. Большое преимущество Нонель - системы состоит в том, что несколько трубок могут пересекать друг друга без реакции в другой трубке.

Нонель – трубка доступна в двух вариантах: стандартном 3L и 3L HD (для тяжелых условий). Нонель – трубка состоит из трех слоев, каждый имеет оптимальные физические и химические свойства. С нонель – трубкой легко обращаться. Она имеет большую прочность и хорошее сопротивление химическим реактивам, содержащимся во взрывчатых веществах. Стандарт 3L имеет внешний диаметр 3 мм., а 3L HD имеет внешний диаметр 3,7 мм. и предназначена для тяжелых условий, механизированного заряжания, для работы в обводненных условиях и под водой, а также для работы на карьерах.

Нонель – трубка вытеснена в трех слоях, состоящих из различных сортов пластмассы с различными свойствами. Внутренний слой имеет хорошее прилипание для реактивного вещества. Средний слой препятствует разрушению при воздействии механическими методами и стойкостью к нефтепродуктам и химическим реактивам. Верхний слой имеет хорошее сопротивление к трению, а также служит косметическим слоем или слоем для окраски цветом.

Предел на разрыв:

25кг. при температуре+20°С и 15кг. при температуре+70°С (для 3L HD)

15кг. при температуре+20°С и 7.5кг. при температуре+70°С (для 3L).

Предел на растяжение:

200%(0-+70°C)

Система работоспособна в интервале температур от – 40°C до +70°C

Сопротивляемость для жидкостей (при температуре +20°C):

вода – 6 часов;

дизельное топливо – 2 недели;

ANFO – 5 недель.

Нонель – трубки бывают трех цветов:

-красный – для детонаторов;

-розовый – для поверхностных задержек и соединителей связи;

-желтыйдля проводников.

Детонатор

Гильза детонатора сделана из алюминия и имеет длину от 45 до 95 мм, в зависимости от времени замедления. Детонаторы несут предупреждение ДЕТОНАТОР ОПАСНОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА.

Элемент задержки состоит из алюминиевой трубки заполненной пиротехническим составом. Используя, элементы с различными скоростями горения и изменяя длины трубок, можно получить различные степени замедления.

Элемент инициирования состоит из стальной трубки, заполненной взрывчатым веществом PETN, который является вторичным взрывчатым веществом. Основная первичная нагрузка состоит из взрывчатого вещества ГЕКСОГЕНА снаряженного в алюминиевой гильзе.

Детонатор в нонель – системе состоит из следующих частей:

  1. металлическая (алюминиевая) гильза;
  2. нонель – трубка;
  3. элемент инициирования (PETN)-вторичное ВВ;
  4. элемент задержки (степень замедления) пиротехнический состав;
  5. основная нагрузка (гексоген) -первичное ВВ;
  6. резиновый штепсель – уплотнитель;
  7. бумажная лента (пленка) на нонель – трубке на которой указывается степень замедления и длина гильзы.

первичное ВВ

элемент задержки

штепсель

гильза-детонатора

элемент инициирования

нонель-трубка

Монтажные элементы

Аля монтажа взрывных сетей в системе СИНВ используются фиксаторы и соединители. Фиксатор, входящий в состав устройства СИНВ-П, состоит из двух пластмассовых деталей: блока и кольца. Блок имеет посадочное место под КА и периферийные отверстия, предназначенные для крепления 8 шт. УВТ инициируемых устройств (СИНВ-П и СИНВ-С). Цвет окраски блока определяется временем замедления устройства СИНВ-П (табл. 1). Кольцо используется для крепления в посадочном месте блока), сборка производится в заводских условиях). При монтаже взрывных сетей концы УВТ инициируемых устройств продергиваются через периферийные отверстия блока фиксатора и завязываются узлами для исключения случайного разъединения.

Наряду с обеспечением  надежного соединения  КД устройства СИНВ-П с УВТ инициируемых устройств фиксатор служит также для локализации осколочного действия КД и предотвращения возможных повреждений инициируемых УВТ до момента их срабатывания.

Соединитель представляет собой пластмассовый зажим с посадочными местами под УВТ и под детонирующий шнур типов ДШ-В, ДШ-А, ДШЭ-12, ДШМ-Э, ДШЭ-6, ДШН.

При монтаже взрывной сети инициируемый конец УВТ устанавливается в посадочном месте соединителя, а затем зажимается детонирующим шнуром. Для исключения случайного разъединения на конце УВТ завязывается узел.

Таблица 1

Устройство

Время замедления, мс

Цвет фиксатора

СИНВ-П-0, СИНВ-П-20, СИНВ-П-30

0 20 30

Без окраски, Оранжевый,

Желтый

СИНВ-П-45, СИНВ-П-60

45 60

Красный, Белый

СИНВ-П-80

80

Зеленый

СИНВ-П-100,          СИНВ-П-150,          СИНВ-П-200

100 150 200

Коричневый,

Серый,

Синий

 Нонель – snaplineсоединитель, соединители связки и мультизажим.

Чтобы началась реакция в нонель – трубке, необходим взрыв. Так как одна нонель – трубка не может активизировать другую нонель – трубку, взрыв должен быть повторен в каждой точке цепи. Для реализации данной задачи имеется специальный блок соединителя (snapline). Степень замедления детонатора в блоке соединителя и длина трубки указаны на ленте.

Соединитель связки – один соединитель, который используется для сбора нескольких нонель – трубок.

Мультизажим (мультиклип) – пластмассовый зажим (клип), разработан для того, чтобы соединить нонель – трубку и пересекающую её (вкрестлежащую) трубку.

ФУНКЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Функция блока соединителя состоит в передаче волны удара от нонель-трубки далее в каждую точку сети. Это может происходить в блоке соединителя посредством детонатора с замедлением или без него. Соединитель может вмещать в себя максимум до 5 трубок диаметром 3 мм. или 4 трубки диаметром 3.7 мм. (HD-трубка). Блок разработан таким образом, что трубки лежат против основания детонатора.

Соединитель связки состоит из блока соединителя, который содержит детонатор мгновенного действия. В блоке соединителя есть петля взрывающегося плавкого предохранителя. Соединитель связки предназначен для надежного инициирования максимально 20 нонель – трубок.

Мультизажим (мультиклип) – предназначен для соединения нонель – трубки и пересекающей её (вкрестлежащей) трубки.

Система рассчитана на применение детонирующего шнура. При использовании детонирующего шнура инициирование должно передаваться к пучку связанных нонель – трубок (но не более 20 в связке). Присоединение шнура к связке производится при помощи петли.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Система СИНВ для взрывных работ на земной поверхности включает устройства СИНВ-П и СИНВ-С-Н или СИНВ-С-Т.

Устройства СИНВ-П, содержащие фиксаторы, предназначены для трансляции инициирующего сигнала в поверхностной взрывной сети, создания поверхностных замедлений инициирования УВТ других устройств. Они применяются при температуре от -40 до +50°С. Сохраняют работоспособность после пребывания в течение 48 ч в водной среде с рН от 4 до 9 при давлении 0,005 МПа (0,05 кгс/см2).

Устройства СИНВ-С служат для трансляции инициирующего сигнала в скважинных взрывных цепях, создания внутрискважинных замедлений инициирования боевиков скважинных зарядов (шашек типов Т-400Г, ГТП-500, ТГФ-850Э и др.). При этом устройства СИНВ-С-Т используются преимущественно в случаях заряжания скважин горячельющимися взрывчатыми веществами и выдерживают воздействие температуры +85°С в течение 12 ч. Устройства СИНВ-С-Н рассчитаны на менее жесткие температурные условия эксплуатации - до плюс 50°С. Нижний температурный предел - минус 40°С.

Устройства СИНВ-С сохраняют работоспособность после пребывания в водной среде с рН от 4 до 9, дизельном топливе при давлении 0,2 МПа (2 кгс/см2) в течение 336 ч (14 суток).

Времена замедлений устройств СИНВ-П и СИНВ-С при длине УВТ 1 м приведены в таблице. Добавление каждого метра длины УВТ увеличивает время замедления на 0,5 мс.

Таблица

Устройство

Время замедления, мс

Устройство

Время замедления, мс

СИНВ-С-Н-100

100

СИНВ-С-Т-250

250

СИНВ-С-Т- 100

100

СИНВ-С-Н-300

300

СИНВ-С-Н-125

125

СИНВ-С-Т-300

300

СИНВ-С-Т-125

125

СИНВ-С-Н-350

350

СИНВ-С-Н-150

150

СИНВ-С-Т-350

350

СИНВ-С-Т-150

150

СИНВ-С-Н-400

400

СИНВ-С-Н-175

175

СИНВ-С-Т-400

400

СИНВ-С-Т-175

175

СИНВ-С-Н-450

450

СИНВ-С-Н-200

200

СИНВ-С-Т-450

450

СИНВ-С-Т-200

200

СИНВ-С-Н-500

500

СИНВ-С-Н-250

250

СИНВ-С-Т-500

500

Система СИНВ для подземных взрывных работ используется в рудниках и угольных шахтах, где допущено применение непредохранительных взрывчатых веществ II класса. Устройства СИНВ-Ш, входящие в ее состав, служат для трансляции инициирующего сигнала и инициирования боевиков шпуровых зарядов с заданной временной задержкой.

Температурный интервал применения от -40 до +50°С. Работоспособность устройств СИНВ-Ш сохраняется после пребывания в водной среде с рН от 4 до 9 при давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2) в течение 6ч.

Времена замедлений устройств СИНВ-Ш при длине УВТ 1 м приведены в таблице. Добавление каждого метра длины УВТ увеличивает время замедления на 0,5 мс.

Таблица

Устройство

Время замедления, мс

Устройство

Время замедления, мс

СИНВ-Ш-0

0

СИНВ-Ш-500

500

СИНВ-Ш-20

20

СИНВ-Ш-600

600

СИНВ-Ш-40

40

СИНВ-Ш-700

700

СИНВ-Ш-60

60

СИНВ-Ш-800

800

СИНВ-Ш-80

80

СИНВ-Ш-900

900

СИНВ-Ш-100

100

СИНВ-Ш-1000

1000

СИНВ-Ш-125

125

СИНВ-Ш-2000

2000

СИНВ-Ш-150

150

СИНВ-Ш-3000

3000

СИНВ-Ш-175

175

СИНВ-Ш-4000

4000

СИНВ-Ш-200

200

СИНВ-Ш-5000

5000

СИНВ-Ш-250

250

СИНВ-Ш-6000

6000

СИНВ-Ш-300

300

СИНВ-Ш-7000

7000

СИНВ-Ш-350

350

СИНВ-Ш-8000

8000

СИНВ-Ш-400

400

СИНВ-Ш-9000

9000

СИНВ-Ш-450

450

СИНВ-Ш-10000

10000

МОНТАЖ СИСТЕМЫ

При монтаже системы СИНВ все взрываемые скважины заряжаются устройствами СИНВ-С с одинаковым временем замедления. Последовательность их срабатывания обеспечивается с помощью устройств СИНВ-П. В скважинах установлены устройства СИНВ-С-350 со временем замедления 350 мс. Свободные концы УВТ закреплены в фиксаторах устройств СИНВ-П. В качестве стартового используется устройство СИНВ-П-0 со временем замедления 0 мс. Замедление между рядами обеспечивается устройствами СИНВ-П-60 со временем замедления 60 мс. Соответственно этому скважина первого ряда взорвется через 350 мс, второго ряда - через 410 мс, третьего ряда - через 470 мс и т.д. К моменту взрыва скважины первого ряда инициирующий сигнал достигнет КД устройства СИНВ-С-350, находящегося в скважине шестого ряда, и КЛ устройства СИНВ-П-60, находящегося у скважины седьмого ряда. Поэтому риск повреждений УВТ устройств СИНВ-П и СИНВ-С в результате подвижки и разлета горной массы практически исключается. Времена поверхностных замедлений при наличии внутрискважинного замедления могут быть существенно увеличены.

Для обеспечения высокой эффективности взрывания боевики с устройствами СИНВ-С рекомендуется размещать в донной части скважинного заряда. УВТ не имеет бокового энерговыделения, поэтому выгорание скважинного заряда или снижение его чувствительности, возможное при применении в скважинных взрывных цепях детонирующего шнура, уменьшается.

Внутрискважинное замедление выбирается в зависимости от поверхностного замедления. Рекомендуемые времена внутрискважинного замедления приведены в таблице

Таблица

Время замедления между рядами, мс

Времена внутрискважинного замедления, мс, при времени замедления между скважинами, мс

20

30

45

60

80

100

150

200

20

100-125

-

-

-

-

-

-

-

30

150-175

150-175

-

-

-

-

-

-

45

200-250

200-250

250-300

-

-

-

-

-

60

300-350

300-350

350-400

350-400

-.

-

-

-

80

400-450

400-450

450-500

450-500

-

-

-

-

100

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

-

-

-

150

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

-

200

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

450-500

При взрывании в сложных условиях (большая глубина скважин, обводненность, использование низкочувствительных ВВ в скважинных зарядах) осуществляется дублирование скважинных взрывных цепей. В скважине размещают два боевика: первый - в донной части скважинного заряда, второй - в устьевой.

Для обеспечения «донного» инициирования при дублировании время замедления устройства, размещенного в устьевой части скважины, должно быть на одну ступень больше, чем время замедления устройства, установленного в донной части скважины. Например, при использовании в донной части скважинного заряда устройства СИНВ-С-100 в его устьевой части должно применяться устройство СИНВ-С-125. Инициирование основного и дублирующего устройств СИНВ-С производится от одного устройства СИНВ.

Стартовое устройство СИНВ-П инициируется от детонирующего шнура, электродетонатора, капсюля-детонатора пускового устройства. Для исключения возможности повреждения УВТ стартового устройства осколками КД и ЭД последние должны присыпаться песком, снегом и т.п.

Дублирование поверхностной взрывной сети, состоящей из устройств СИНВ-П, сопряжено со значительными сложностями монтажа. В случае такой необходимости вместо устройств СИНВ-П могут применяться детонирующий шнур и пиротехнические реле, позволяющие «закольцевать» поверхностную взрывную сеть. Соединение УВТ устройств СИНВ-С с детонирующим шнуром должно выполняться с помощью специального соединителя. Любые узловые соединения не обеспечивают высокой надежности передачи инициирующего импульса от детонирующего шнура к УВТ.

Общие правила монтажа системы СИНВ при работах на земной поверхности следующие.

1. Длина УВТ устройств СИНВ-П и СИНВ-С должна выбираться в соответствии с глубиной скважин и размерами сетки бурения с учетом того, что часть длины УВТ используется для соединений.

2. Устройства СИНВ-П и СИНВ-С с поврежденными при заряжании УВТ к использованию не допускаются.

3. Контроль внутрискважинных замедлений должен производиться непосредственно при заряжании скважин, так как в процессе заряжания маркировка может быть удалена.

4. УВТ устройств СИНВ-П и СИНВ-С должны быть слегка натянуты.

5. Фиксаторы устройств СИНВ-П должны располагаться вблизи от скважин.

6. Длина активной части УВТ (отрезок УВТ устройства от места инициирования до КД) должна быть не менее 60 см. Длина пассивной части УВТ (отрезок УВТ от места инициирования до свободного конца) должна быть не менее 8 см.

7. При использовании в поверхностной взрывной сети детонирующего шнура и пиротехнических реле детонирующий шнур должен касаться УВТ только в месте инициирования. Соединение должно осуществляться с помощью специального соединителя.

Монтаж системы при взрывных работах в подземных рудниках и угольных шахтах аналогичен монтажу электрических систем инициирования. В боевике каждого шпурового заряда размещается КА устройства СИНВ-Ш заданного времени замедления УВТ, выходящие из шпуров, инициируются одновременно с помощью детонирующего шнура или от устройства СИНВ-П мгновенного действия (СИНВ-П-О). При небольшом количестве инициируемых устройств соединение их УВТ с детонирующим шнуром выполняется с помощью соединителей, а при большом количестве - УВТ собираются в связки и обвязываются двойной петлей детонирующего шнура. Количество УВТ в одной связке составляет до 15 шт.

Общие правила монтажа системы СИНВ при подземной эксплуатации:

1. Длина УВТ устройств СИНВ-П и СИНВ-С должна выбираться в соответствии с глубиной шпуров и расстоянием между ними с учетом того, что часть длины УВТ используется для соединений.

2. Устройства СИНВ-Ш с поврежденными при заряжании УВТ к использованию не допускаются.

3. Контроль замедлений должен производиться непосредственно при заряжании шпуров, так как в процессе заряжания маркировка может быть удалена.

4. От шпуров до места инициирования УВТ устройств должны быть натянуты (без излишнего натяжения).

5. Длина активной части УВТ (отрезок УВТ устройства от места инициирования до КД) должна быть не менее 60 см. Длина пассивной части УВТ (отрезок УВТ от места инициирования до свободного конца) должна быть не менее 8 см.

6. Детонирующий шнур должен касаться УВТ (связок УВТ) только в месте соединения.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ БОЕВИКОВ

В качестве боевиков при использовании системы СИНВ могут применяться как шашки типа ТГФ-850Э, имеющие специальное посадочное место под КД и сквозной канал, так и шашки типа Т-400Г, имеющие только сквозной канал. Первые более предпочтительны.

Схема соединения шашки ТГФ-850Э с устройством СИНВ-С. Для надежной фиксации КД устройства СИНВ-С в посадочном месте шашки необходимо, чтобы его гильза полностью входила в глухое отверстие шашки (посадочное место под КД), а конец резиновой втулки размешался в сквозном канале.

Кроме шашек в качестве боевиков могут использоваться заряды из аммонита 6ЖВ.

При использовании шашек типа Т-400Г КД устройства СИНВ-П размешается в сквозном канале. Свободное место в канале должно заполняться тремя нитками детонирующего шнура (ДШЭ-12 или ДШ-В). Схема соединения устройства СИНВ-С с шашкой Т-400Г.

В качестве боевиков при использовании системы СИНВ для подземных взрывных работ применяются патроны из аммонита 6ЖВ и аналогичные им по чувствительности к инициирующему импульсу. Способы изготовления боевиков не отличаются от применяемых при изготовлении боевиков с электродетонаторами.

СХЕМЫ ИНИЦИИРОВАНИЯ

Используя устройства СИНВ-П с разным временем замедления и соединяя их в разной последовательности, можно получить различные схемы инициирования. Это обеспечивает высокую управляемость процессом взрыва и возможность варьирования схемы инициирования в зависимости от характеристик взрываемой среды, диаметра скважин и сетки бурения, применяемых скважинных ВВ, необходимого качества дробления среды, величины и направленности развала.

Схемы инициирования, используемые при применении системы СИНВ для подземных взрывных работ, полностью аналогичны схемам, использующимся при применении электрических систем инициирования.

УПАКОВКА

СИНВ и Нонель – детонаторы упаковываются в мешки из алюминиевой фольги. На каждом мешке есть ярлык с описанием содержания.

В описании указывается:

  1. тип детонатора; условия применения; количество серий; длина трубок; количество детонаторов; дата производства; номер партии; количество дней, после открытия, в течение которых должна быть использована партия.

Мешки с детонаторами упакованы в картонные коробки, на которых написан вес брутто и объем коробки.

ХРАНЕНИЕ

СИНВ и Нонель – детонаторы должны храниться в сухом прохладном месте. Они в нераскрытых мешках могут сохраняться до 2 лет со дня изготовления (по дате на мешке). После открытия мешков должны быть использованы в течение 30 – 90 дней в зависимости от условий хранения.

Приложение 1

ИНСТРУКЦИЯ

по применению устройств инициирующих с замедлением шпуровых (синв-ш)

Устройства инициирующие с замедлением шпуровые СИНВ-Ш (далее по тексту устройства) предназначены для замедления инициирования боевиков шпуровых зарядов при взрывных работах в рудниках и угольных шахтах, где допущено -применение непредохранительных ВВ II класса.

Капсюли-детонаторы устройств не содержат инициирующих взрывчатых веществ и поэтому являются существенно более безопасными, чем аналоги, содержащие, например, азид свинца.'

Пример записи обозначения устройств при заказе:

Устройство СИНВ-Ш-20-4 ДИШВ. 773979-010 ТУ,

где 20 — номинальное время замедления, мс; 4 — длина ударно-волновой трубки, м.

Устройства могут поставляться с соединителями " ИВШП. 143000.000 служащими для соединения взрывных цепей.-

Состав устройств.

Устройства (рисунок Б. I) состоят из капсюля-детонатора с замедлением, ударно-волновой трубки желтого цвета (в дальнейшем именуемой волноводом) и соединительного элемента — втулки из полимерного материала. Волноводы устройств свернуты в бухты, к концу которых приклеена этикетка из ленты клеевой на бумажной основе. Свободный .конец волновода загерметизирован.

Длина капсюля-детонатора с замедлением составляет от 72 до 85 мм в зависимости от времени замедления.

Длина волновода ' устройств составляет 2, 4, 7, 10, 16 м с погрешностью ±5%. По согласованию с потребителем допускается другая длина волновода.

Комплектность поставки.

Устройства могут комплектоваться соединителями

ИВШП. 143000.000' служащими для соединения устройств с детонирующим шнуром.

Сборка устройств с соединителями производится в соответствии с настоящей инструкцией.

Устройства обладают восприимчивостью к инициирующему импульсу, обеспечивающей подрыв:

— от капсюля-детонатора с замедлением устройств инициирования поверхностных (СИНВ-П) ДИШВ. 773979-008 при соединении их с помощью фиксатора устройств СИНВ-П, согласно схеме рисунка Б. 1 (от одного устройства СИНВ-П подрывается до 12 устройств);

1 — кольцо фиксатора; 2 — втулка фиксатора; 3 — капсюль-детонатор с замедлением устройств СИНВ-П;   4 — волноводы   инициируемых устройств.

Рисунок Б.. 1 — Схема инициирования устройств от устройств СИНВ-П

— от детонирующего шкура ДШ-В ГОСТ 6196 или других детонирующих шнуров, допущенных в установленном порядке при соединении с помощью соединителя согласно схеме рисунка Б. 2;

1 — соединитель; 2 — волновод инициируемого устройства; 3 —детонирующий шнур.

•Рисунок Б. 2 — Схема инициирования устройств с использованием соединителя

. — от детонирующего шнура ДШ-А, ДШ-В, ДШЭ-12 ГОСТ 6196 согласно схеме рисунка Б. 3 (подрывается до 15 устройств, волноводы которых соединяются в связку с помощью провода или изоляционной ленты) ;

1 — волноводы инициируемых устройств; 2 — детонирующий шнур.

Рисунок Б. 3 — Схема инициирования устройств от детонирующего шнура

— от детонирующего шнура ДШ-А, ДШ-В, ДШЭ-12 ГОСТ 6196 или аналогичных им по конструкции и инициирующей способности источников инициирования, соединенных внахлест с волноводом устройств с помощью провода или изоляционной ленты (направление процесса в источнике инициирования должно совпадать с направлением процесса в устройстве) согласно схеме рисунка Б. 4.

1 — инициирующий детонирующий шнур (капсюль-детонатор, электродетонатор); 2 — волновод устройства; 3 — капсюль-детонатор с замедлением; 4 — инициируемый детонирующий шнур.

Рисунок Б. 4 — Схема инициирования

Длина отрезка волновода инициируемого устройства от места инициирования до места его соединения с капсюлем-детонатором с замедлением должна быть не менее 60 см, а от места инициирования до свободного конца — не менее 8 см.

Устройства обладают инициирующей способностью, обеспечивающей подрыв боевиков: патронов из аммонита № 6ЖВ ГОСТ 21984 и аналогичных им по конструкции и восприимчивости к инициирующему импульсу патронов, или пробитие свинцовой пластины ГОСТ 3778 толщиной (6,0±0,1) мм при диаметре пробиваемого отверстия, превышающем диаметр капсюля-детонатора с замедлением.

Работоспособность устройств сохраняется:

— в диапазоне температур от минус 40 до плюс 50 градусов Цельсия;

— после выдержки устройств в водной среде с рН от 4 до 9 в течение 6 часов при давлении не менее 0,005 МПа (0,05 кгс/кв. см);

— после выдержки устройств (за исключением свободного конца волновода) в водной среде с рН от 4 до 9, в дизельном топливе в течение 6 часов при давлении не менее 0,1 МПа (1 кгс/кв. см);

— при воздействии статической растягивающей нагрузки не менее 80 Н (8 кгс), прикладываемой к соединению волновода с капсюлем-детонатором с замедлением.

Волновод устройств выдерживает с сохранением целостности и работоспособности приложение статической растягивающей нагрузки величиной не менее 120 Н (12 кгс) и двукратный перегиб на стержне диаметром 5 мм в диапазоне температур от минус 40 до плюс 50 градусов Цельсия, а также сохраняет работоспособность при относительном удлинении 100%.

Относительное удлинение волновода до разрыва при температуре (20±5) градусов Цельсия должно составлять не менее 100%, при температуре минус (30±5) градусов Цельсия — не менее 25%.

Срабатывание волновода устройств не приводит к инициированию контактирующих с ним волноводов, а также соединенных с ним источников инициирования: детонирующего шнура ДШ-А, ДШ-В, ДШЭ-12 ГОСТ 6196 капсюля-детонатора с замедлением устройств СИНВ-П.

Устройства не детонируют:

— при приложении напряжения переменного или постоянного тока не менее 1кВ в течение 1 мин. и электрического потенциала статического электричества не менее 35 кВ к капсюлю-детонатору с замедлением и волноводу;

— при скользящем под углом 30 градусов ударе стального ударника с энергией до 500 Дж.

При приемке устройств на предприятии-изготовителе контролируются время замедления, восприимчивость к инициирующему импульсу, инициирующая способность, стойкость к воздействию гидростатического давления, статической растягивающей нагрузки [(80±1) Н (8,0±0,1) кгс], прикладываемой к соединению волновода с капсюлем-детонатором с замедлением, устойчивость к тряске в течение 10 мин, при 60 ударах (падениях) в минуту с высоты 150 мм, а также стойкость к скользящему удару.

Упаковка и маркировка.

На донной части капсюлей-детонаторов нанесена маркировка, обозначающая предприятие-изготовитель и год изготовления данного капсюля-детонатора (рисунок Б. 5).

1 — обозначение последней цифры (или буквы, заменяющей цифру) года изготовления капсюля-детонатора; 2 -— обозначение предприятия-изготовителя положением точки относительно обозначения года изготовления.

Рисунок Б. 5 — Маркировка на дне гильзы капсюля-детонатора

Для отличия устройств с разной длиной волновода и временем замедления используется цветовая и текстовая маркировка. Донная часть капсюля-детонатора с замедлением устройств окрашена в цвет, соответствующий номинальному времени замедления согласно настоящей инструкции. В содержании этикетки, которая приклеена к концу бухты, должен быть указан тип устройства, время замедления и длина волновода.

Устройства поставляются в ящиках.

Маркировка каждого ящика должна содержать следующие сведения:

— товарный знак или условное обозначение предприятия изготовителя;

— обозначение устройства (например, СИНВ-Ш-20);

— длина волновода, м;

— обозначение технических условий;

— номер партии;

— поминальное время замедления, мс

— номер ящика в партии;

— месяц и год (две последние цифры) изготовления;

— дата истечения гарантийного срока хранения;

— количество устройств в ящике, шт.;

— масса брутто, кг;

— фамилия упаковщицы или присвоенный ей номер;

— транспортное наименование груза (капсюли-детонаторы неэлектрические для взрывных работ), номер ООН (0029);

— знак опасности по ГОСТ 19433 (черт. 1а) с указанием класса 1, подкласса 1.1, группы совместимости В;

— манипуляционные знаки «Верх», «Беречь от влаги» и «Хрупкое. Осторожно» по ГОСТ 14192.

При перевозке железнодорожным транспортом знак опасности должен содержать номер аварийной карточки (№ 791).

Соединители при их заказе потребителем поставляются в аналогичной таре, без укладки в полиэтиленовый мешок.

На переднюю стенку каждого ящика должна быть нанесена маркировка или наклеен ярлык следующего содержания:

— товарный знак или условное обозначение предприятия-изготовителя;

— наименование изделия;

— обозначение чертежа;

— количество соединителей в ящике, шт.;

— масса брутто, кг.

На переднюю и правую торцевую стенки ящика должен быть нанесен манипуляционный знак «Беречь от влаги».

Инструкция по применению вкладывается в первый ящик в количестве, оговоренном в заказе, но не менее 5 шт.

Требования безопасности.

При работе с устройствами необходимо руководствоваться требованиями «Единых правил безопасности при взрывных работах».

К работе с устройствами допускаются лица, имеющие «Единую книжку взрывника или мастера-взрывника» и ознакомленные с настоящей инструкцией.

Запрещается производить разборку устройств, сращивание волноводов.

Устройства по степени опасности относятся к классу 1, подклассу 1.1, группе совместимости В. Классификационный шифр согласно ГОСТ 19433 1.1В. Номер ООН 0029. Масса взрывчатого вещества в устройстве 1,9 г. Усредненный тротиловый эквивалент 1,2г.

Указания по сборке устройств с соединителем.

При использовании соединителя сборка производится в соответствии с инструкцией. Волновод устройства прощелкивается в продольную прорезь соединителя. Поперечная прорезь соединителя предназначена для фиксации детонирующего шнура.

Для надежного соединения волноводов инициируемых устройств с соединителями на свободных концах волноводов, выходящих из соединителей, должны быть завязаны узлы.

Указания по применению устройств во взрывных сетях при подземных работах.

Инициирование всех устройств, использующихся в массовом взрыве, должно осуществляться одновременно.

При инициировании устройств от детонирующего шнура при соединении петлей волноводы устройств должны быть собраны в связки и обвязаны проводом или изолентой в двух местах на расстоянии 0,3 м друг от друга. Количество волноводов в одной связке до 15 шт. От шпуров до первой обвязки волноводы должны быть натянуты. Каждая связка волноводов продевается в двойную петлю детонирующего шнура и затягивается в соответствии со схемой настоящей инструкции. Место затяжки детонирующего шнура должно находиться между обвязками провода или изолентой на расстоянии 0,2 м от места обвязки проводом или изолентой со стороны забоя.

При инициировании устройств от детонирующего шнура ДШ-В при соединении с помощью соединителей ИВШП. 143000.000 волноводы инициируемых устройств соединяются в соответствии со схемой.

Инициирование устройств от устройств СИНВ-П должно производиться в соответствии с настоящей инструкцией. Свободные концы волноводов продеваются в периферийные отверстия втулки фиксатора. Для исключения случайного разъединения волноводов на их свободных концах, выходящих из фиксатора, должны быть завязаны узлы. Для защиты от осколков фиксатор с помещенным в него электродетонатором или капсюлем-детонатором, рекомендуется прикрыть куском картона, плотной бумаги, прикопать песком, грунтом.

Место инициирования волновода устройства должно находиться не менее, чем в 60 см от его капсюля-детонатора и не менее, чем в 8 см от свободного конца волновода.

Организация массовых взрывов производится в соответствии с требованиями «Типовой инструкции по безопасному проведению взрывов в подземных выработках» со следующим дополнением.

В подземных выработках разрешается размещение в шпурах (камерах) боевиков с капсюлями-детонаторами с замедлением устройств при проведении непосредственной зарядки. Соединение волноводов с источником инициирования (детонирующим шнуром, электродетонатором, капсюлем-детонатором) разрешается только после удаления на безопасное расстояние людей, не связанных с монтажом сети, а также оборудования.

Партии устройств, поставленные с предприятия-изготовителя, должны быть подвергнуты входному контролю, объем, и порядок которого приведены

1. Проверка правильности маркировки тары и упаковки устройств

2. Проверка маркировки и внешнего вида устройств

3. Контрольные испытания взрыванием

При проверке упаковки контролируется целостность ящиков, наличие штампа ОТК на ленте, оклеивающей ящик.

При проверке внешнего вида устройств не допускаются разрывы и трещины на гильзе капсюля-детонатора с замедлением и оболочке волновода устройств. Допускаются неровности, засветления незначительные риски на гильзе, незначительные вмятины, задиры, царапины, шероховатости и мелкие инородные включения на оболочке волновода, не нарушающие его целостности.

При контрольных испытаниях взрыванием 20 шт. устройств инициируют одним из способов, указанных в настоящей инструкции.

При контрольных испытаниях взрыванием отказы не допускаются.

По результатам входного контроля оформляется акт. О неудовлетворительных результатах входного контроля сообщается предприятию-изготовителю устройств.

По желанию потребителя проводится контроль качества устройств на соответствие требованиям технических условий ДИШВ 773979.010 ТУ.

Испытания устройств проводятся на предприятии-изготовителе в присутствии потребителя и за его счет. На испытания отбираются устройства, принятые отделом технического контроля.

По результатам испытаний составляется акт и рассылается заинтересованным организациям.

Условия и гарантийный срок хранения.

Условия хранения устройств в упаковке предприятия-изготовителя — «2» по ГОСТ 15150.

Гарантийный срок хранения устройств в упаковке предприятия-изготовителя исчисляется со дня изготовления и составляет 3 года.

По истечении гарантийного срока хранения устройства подлежат уничтожению.

Порядок уничтожения.

Уничтожение устройств производится следующим образом. Волновод устройства отрезается и уничтожается путем сжигания. Капсюль-детонатор с замедлением уничтожается подрывом с соблюдением требований «Единых правил безопасности при взрывных работах» в части, относящейся к детонаторам.

Порядок ликвидации отказавших шпуровых зарядов.

Ликвидация отказавших шпуровых зарядов должна проводиться взрыванием, разборкой породы или вымыванием заряда из шпура. Выбор способа ликвидации, метода разборки породы определяются исходя из условий взрывания и типа взрывчатого вещества шпурового заряда и боевика в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при взрывных работах».

Порядок действий в аварийных ситуациях.

При возникновении аварийной ситуации на железнодорожном транспорте мероприятия по ликвидации последствий должны осуществляться согласно указаниям аварийной карточки № 791, на автомобильном транспорте согласно указаниям аварийной карточки № 1, код экстренных мер — «Э».

(рисунки по оборудованию на уборке породы приведены в раздаточном материале к лекционным занятиям)

Варианты разгрузки скрепера:                                                                                                                         • в участковый рудоспуск;                                                                                                       • погрузка скрепером через полок.

 Разгрузка скрепера в участковый рудоспуск. Создание аккумулирующей емкости (рудоспуска) сокращает простои составов вагонеток под погрузкой. В последнее время в связи с внедрением мощных скреперных лебедок данное достоинство стало незначительным.

 

Погрузка через полок. Разгрузка скрепера осуществляется непосредственно в вагонетку через отверстие 800 на 1200 мм. Расположение горизонта скреперования в кровле откаточной выработки и отсутствие погрузочных люков позволяет загружать в вагонетки крупные куски руды, благодаря чему сокращается объем вторичного дробления в скреперной выработке, уменьшаются простои и резко повышается производительность скреперной установки. Отсутствуют затраты, связанные с проведением восстающего.

Скреперная доставка по очистному пространству

Спецификой скреперной доставки является то, что при данном способе перемещение представляет собой волочение рудной массы. Отсюда, проанализировав динамику процесса, можно выделить основные факторы, определяющие эффективность ее протекания.

Fт - сила тяги, Н; Fтяж - сила тяжести, Н;

Fтр = m g k - сила трения, Н; где m - масса груза, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; k - коэффициент трения.

F' = m g sin - составляющая силы тяжести, обеспечивающая самостоятельное движение груза, Н; где - угол наклона плоскости движения, град.

Fд = Fт F '- Fтр - результирующая сила, Н.

Основные параметрические факторы, формирующие эффективность скреперной доставки:

Мощность лебедки и емкость скрепера

Непосредственно определяют производительность скрепера

Угол наклона скреперной выработки

Заключается в положительном или отрицательном влиянии силы тяжести

Конструктивные возможности наполнения скрепера

Кондиционный кусок для скреперной доставки должен быть порядка 300-500мм

Скреперная доставка в основном применяется при отработке пологих и наклонных залежей небольшой мощности. Скрепер как комплекс состоит из: скреперной лебедки; ковша; канатов и блоков.

Скреперные лебедки имеют два и три барабана.

Основные характеристики скреперных установок в зависимости от типа лебедки приведены в таблице.

Скреперные установки мощностью до 17 кВт находят широкое применение при слоевой выемке (системы слоевого обрушения, горизонтальными слоями с закладкой и т.п.), в связи с необходимостью частой их перестановки, а также при проведении нарезных подэтажных выработок. Более мощные 30 кВт установки применяются в широких забоях (камерно-столбовые, сплошные системы разработки). Скреперные установки 55 и 100 кВт применяют в основном в днищах блоков для скреперования по доставочным выработкам.

Типы скреперных ковшей

Гребковые (жесткие и шарнирно-складывающиеся) 

Простота конструкции и ее прочность позволяют применять данный тип скреперов для доставки крупнокусковых, тяжелых абразивных или склонных к слеживанию горных породах.

,

Для уменьшения трения скрепера о почву выработки при холостом ходе и, соответственно, уменьшения износа скрепера, разработали шарнирно-складывающиеся срепера.

Ящичные

Применяются при мелкокусковой, легкой горной массе в широких забоях, что позволяет увеличить полезный вместимость скрепера и уменьшить его вес

Гребково-ящичные

 

Скреперная доставка находит наибольшее распространение при разработке рудных залежей. Это объясняется легкостью монтажно-демонтажных работ, которые позволяют оформить днище в любых горно-геологических условиях, малой стоимостью оборудования. В качестве недостатков выделим возможность перемещения лишь достаточно мелкого материала (кондиционный кусок 300-500 мм), малую производительность оборудования, большой расход вспомогательных материалов, энергии (до 75 кВтЧ ч/тЧ км), ограниченные способности загрузки (практически только с боков выработки) и прямолинейность трассы транспортирования длинной лишь до 30-50 м. (Некоторые характеристики для лебедок мощностью 75-100 кВт приведены на графиках)

Схемы скреперования:

Скреперование из-за угла двумя двухбарабанными лебедками.

 Скреперование из-за угла одной трехбарабанной лебедкой.

Скреперная доставка из-за угла двухбарабанной лебедкой

1 стадия - скреперование от забоя в кучу

2 - стадия - перецепка канатов на другие блоки и скреперование от кучи в рудоспуск

Недостатки: не видно места погрузки у забоя, необходимость перецепки каната

Скреперование в широком забое                      трехбарабанной лебедкой

 

Другие схемы скреперования и оснащение рабочего места скрепериста приведены в раздаточном материале для лекционных занятий.

23500

Рис. 2.13. Ленточный перегружатель УПЛ-2

При всех типах ленточных перегружателей маневровые операции в призабойном пространстве производятся по аналогичной схеме (рис. 10) Перед погрузкой породы перегружатель перемещается к забою. Под перегружатель устанавливается состав вагонеток Вначале породу грузят в последний от забоя вагон. По мере загрузки вагона состав передвигается Передвижка состава осуществляется электровозом, маневровой лебедкой или маневровой тележкой, например, ТМ-1.

Обмен вагонеток в однопутных выработках. При проведении однопутных выработок обмен груженых вагонеток на порожные производится с использованием замкнутой накладной стрелочной разминовки, тупиковых и замкнутых разминовок. горизонтальных и вертикальных перестановщиков и роликовых платформ (рис. 2.15).

Накладная замкнутая разминовка (рис 2.15, в) смонтирована на плите и укладывается на рельсовый путь. По мере подвигания забоя разминовку передвигают электровозом или погрузочной машиной.

Порожние вагонетки размещаются на одном пути, груженые — на втором. Обмен груженых вагонеток на порожние производится электровозом или маневровой лебедкой.

Тупиковые (рис. 215,а) и замкнутые (рис. 2.15,6} разминовки делаются на одну вагонетку или на партию вагонеток Для разминовки производится расширение выработки, в которой укладывается рельсовое ответвление от основного пути.

Расстояние между разминовками принимается 100—150 м или может определяться по формуле:


 

 

В некоторых случаях для замены груженых вагонеток на порожние в однопутных выработках применяют одну или две роликовые платформы, а также горизонтальные перестановщики (рис. 16, е). Время замены одной вагонетки при помощи роликовых платформ и горизонтального перестановщика составляет 2—5 мин.

Рис. 16. е – перекатной платформы или вагоноперестановщика;: ж — промежуточной емкости и перекатном платформы: 1 погрузочная машина; 2 порожняя вагонетка; 3 груженая вагонетка; 4 маневровая лебедка; 5 электровоз (маневровая тележка); 6 промежуточная емкость

В БПК-2 распределение породы по бункер-поезду производится одноцепным изгибающимся конвейером. В БПЭ-1 установлено три конвейера: пластинчатый изгибающийся для равномерного распределения породы по составу, скребковый разгрузочный и скребковый погружатель. Объем бункер-поезда БРК-2 — 25 м , БПЭ — 20 м . Подача при погрузке соответственно 150—120 м3 /ч.

Проходческие бункер-вагоны выпускаются двух типов: ВПК-10 без подъема кузова и ВПК-7 с подъемом кузова объемом соответственно 10  и 7 м3 .

Бункер-вагон ВПК-10 состоит из колесной ходовой части, кузова, скребкового конвейера с приводом ДАР-14 М. Бункер-вагоны ВПК-7, кроме того, оснащены гидродомкратами, которыми поднимается и опускается кузов. При погрузке породы состав бункер-вагонов подается в забой (рис. 13). Породу грузят в крайний от забоя вагон и скребковыми конвейерами она перемещается к головному вагону. После загрузки всех вагонов состав отвозится на разгрузку.

Следует отметить, что при проведении однопутных выработок наиболее эффективной схемой обмена груженых вагонеток на порожние является применение ленточных перегружателей и накладных замкнутых разминовок. Тупиковые и замкнутые разминовки, роликовые платформы и перестановщики характеризуются значительной (от 2 до 10 мин) затратой времени на обмен одной вагонетки, большой трудоемкостью работ и дополнительными затратами средств и времени на их сооружение. Эти схемы могут применяться как вынужденное решение при отсутствии перегружателей и замкнутых накладных разминовок.

ПОГРУЗОЧ НО-ДОСТАВОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Погрузочно-доставочные комплексы сочетают в себе механизмы по погрузке породы и ее транспортирования в призабойной части выработки. Транспорт породы производится или в самом погрузочном ковше или в кузове машины, куда порода грузится ковшом. Машины, как правило, выполняются на пневматическом ходу и в связи с этим их применение наиболее целесообразно при строительстве подземных сооружений в прочных породах.

Кроме погрузки и транпортирования породы машины также используются для доставки материалов, возведения крепи, зачистки выработки и др. работы. Как показывает практика подземного строительства, применение погрузочно-доставочных комплексов позволяет увеличить скорость строительства и значительно повысить производительность.

 Примеры из практики

На руднике им. Кирова квершлаг площадью поперечного сечения 15,52 м2 (шириной 4,5, высотой 3,35 м ) проходили по породам с f=11-12.

Бригада в составе 7 человек работала звеньями по два человека по трехсменному графику с двумя выходными днями в неделю (среда и воскресенье). Бригадир работал по свободному графику. Рассредоточение выходных дней способствовало своевременному наращиванию коммуникаций (вентиляционных, воздушных и водяных труб, кабелей) и возведению набрызгбетонной крепи. Для упрощения маневров оборудования при переходе от одной операции к другой рельсовый путь в призабойной зоне не настилался. Две буровые каретки СБКНС-2 были поставлены на гусеничные тележки от погрузочных машин ППН-2г. Уборку породы вели машиной ПНБ-ЗК в вагонетки УВГ-4. Обмен вагонеток производили с помощью роликовой перестановочной платформы, в месте установки которой делалось уширение квершлага. Путь настилался по одной стороне выработки с соблюдением зазора от стенки 700 мм.

Цикл начинался с приведения забоя в безопасное состояние и его орошения. Эти операции выполнял один из проходчиков, а второй проходчик вместе с электрослесарем подготовляли к работе ПНБ-ЗК и оборудовали освещение забоя. На эти операции затрачивалось 5 мин. Машинист электровоза подавал порожние вагонетки к машине.

Уборка породы осуществлялась полосами шириной по 1,5 м и продолжалась 45 мин. За время уборки дежурный электрослесарь подготовлял буровые каретки и подключал их к магистралям, смазывал и оснащал буровым инструментом. Во время уборки каретки располагались одна за другой в 25-30 м от забоя по одной из сторон выработки вдоль рельсового пути.

Обуривали забой двумя каретками одновременно. С учетом подготовительно-заключительных операций общее время на бурение забоя составляло 90 мин. В комплекте было 42 шпура глубиной 1,8 м. За время обуривания забоя взрывник обеспечивал доставку необходимых взрывчатых материалов— 70 кг гранулита АС-8, 16 кг патронирован-ного динафталита и 42 зажигательные трубки с электрозажигательными патрончиками.

В заряжании шпуров в забое с помощью пневмозарядчика ЗМК-1 принимали участие взрывник, а также проходчики, имеющие «Единую книжку взрывника». Коэффициент использования шпуров составлял более 0,95. На заряжание забоя затрачивалось 30 мин.

Проветривание в течение 30 мин осуществлялось вентилятором СВМ-6 по комбинированной схеме.

Работа каждого проходческого звена была рассчитана на выполнение двух полных циклов в семичасовую смену. Среднее подвигание забоя составило: за цикл—-1,71 м, за смену — 3,25 м, за сутки — 9,76 м. За 21 день бригада прошла 205 м квершлага, достигнув рекордной для отрасли производительности труда — 21,6 м3/чел.-смену.

Установка железобетонных штанг и нанесение набрызгбетона выполнялись проходчиками, не входящими в состав проходческой бригады в дни ее отдыха.

Проведение горизонтальных выработок уступным забоем

При буровзрывном способе квершлаги проводят сплошным или уступным забоем в зависимости от размеров поперечного сечения. При поперечном сечении до 15—18 м2 выработки более рационально проводить сплошным забоем. В этом случае основные процессы проходческого цикла выполняют последовательно или с частичным совмещением. Квершлаги с поперечным сечением более 15—18 м2 чаще возможно проводить с разделением забоя на уступы. При этом забой квершлага обычно разделяют на два уступа. Площадь забоя опережающего уступа обычно составляет 40—60% всей площади поперечного сечения квершлага. В каждом уступе выполняется свой проходческий цикл, организационно увязанный с работами проходческого цикла, выполняемыми в другом уступе. В ряде случаев, когда необходима большая скорость проведения выработки, а размеры поперечного сечения выработки не позволяют разместить необходимое количество бурового оборудования, то в этом случае прибегают к разделению забоя на уступы. При проведении выработки уступным забоем возможно совмещение основных процессов проходческих циклов,  выполняемых в том и другом уступах (забоях). Например, в одном уступе производят бурение шпуров, а в другом — убирают взорванную породу.

Проведение выработки уступным забоем. В зависимости от размеров поперечного сечения квершлаги проводят сплошным или уступным забоем. В последнем случае забой квершлага обычно разделяют на два уступа. В каждом уступе выполняется свой проходческий цикл, организационно увязанный с работами проходческого цикла,  выполняемыми в другом уступе.

На шахте № 5 им. Ленина в Донбассе было организовано скоростное проведение южного квершлага сечением в свету 8,8 м2, в проходке 11,3 м2 уступным забоем со скоростью 200 м/месяц.

Для большего совмещения операций по проведению квершлага забой последнего был разделен по высоте на два уступа — передовой нижний и отстающий верхний. Высота передового уступа составляла 2,2 - 2,4 м, отстающего — 0,8-1,0 м.

Такое разделение забоя позволяло вначале цикла использовать максимально возможное число проходчиков для бурения шпуров со взорванной породы и для уборки последней. С этих двух операций и начиналась работа в трех первых сменах суток. Пять проходчиков бурили с породы верхние шпуры: трое — в передовом забое, а двое — в отстающем, в котором бурили 6—8 шпуров.

По окончании обуривания отстающего забоя проходчики переходили на установку постоянной крепи.

Длина шпуров в глинистых сланцах составляла 1,8 м, в песчаниках и песчанистых сланцах — 1,5 м; ВВ — детонит 10А, при пересечении угольных пластов и пропластков — аммонит ПЖВ-20; электродетонаторы — замедленного действия. Проветривался забой двумя спаренными вентиляторами «Проходка-500».

Погрузку породы производили двумя погрузочными машинами ПМЛ-5. Обмен вагонеток происходил через накладную плиту-разминовку с помощью электровоза.

Размещение проходческого оборудования в забое квершлага показано на рис.      .

График организации работ предусматривал четырехсменный режим работы. В первые три смены производили бурение шпуров и погрузку породы (два цикла в смену),  в четвертую — выполняли оставшийся объем работ по возведению постоянной крепи (металлическая арочная податливая с железобетонными затяжками), установку временной крепи, настилку пути, устройство водоотливной канавки, наращивание вентиляционных труб и труб сжатого воздуха, профилактический осмотр и ремонт механизмов, а также передвижение плиты-разминовки.

Применение уступного способа проведения квершлага предотвращало повреждение постоянной и временной крепи от действия взорванной породы, потому что взорванная порода в отстающем уступе преграждала путь и не давала возможности разлетаться взорванной породе в опережающем уступе.

Суточное подвигание забоя составляло 7,2-9,0 м, производительность труда проходчика: в месяц - 6 м, в смену - 0,22 м.

Часть 7

Рис. 2. Проходческие комбайны: a - co стреловидным исполнительным органом и одной резцовой коронкой (ПК-3); 6 - c буровым исполнительным органом, образующим в массиве зарубные щели и скалывающим целики (ШБМ); в - co. стреловидным исполнительным органом и двумя боковыми резцовыми коронками (ГПКС); г - c роторным резцовым исполнительным органом (ПК-8M); д - c роторным шарошечным исполнительным органом (KPT).

Комбайны

Комбайн с корончатым исполнительным органом

Комбайн с барабанным исполнительным органом

Комбайн с корончатыми исполнительными органами

Работа комбайна в забое

комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами

Работа комбайна в забое

комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами

комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами

комбайн типа ШБМ-1

комбайн с буровым в сочетании с баровым исполнительными органами

комбайн (KH-2) c баровым исполнительным органом

комбайн (KH-3) c корончато-цепными исполнительными органами

проходческо-очистной комбайн "Урал-20А"

Проходческий комбайн типа «Караганда 7/15» с планетарным исполнительным органом

проходческо-очистной комбайн "Урал-10АМБ"

Выявленные особенности строения массивов при разработке различных месторождений позволили разработать рекомендации по выбору рациональных схем разрушения, которые охватывают широкий диапазон прочностных свойств пород (рис. 1).

Рис. 1. Технологические схемы разрушения забоя выработки исполнительным органом комбайна при различных структурах массива

В однородных породах режущую коронку перемещают к направлению трещиноватости (рис. 1, а, б). При слабых породах кровли выработки разрушение забоя производят сверху вниз или сначала вынимают центральную зону, а затем боковые части (рис. 1, в, г). При больших сечениях выработки в слабых и слоистых породах сначала оконтуривают выработку, затем делают вертикальный врез и в последнюю очередь разрабатывают ядро забоя (рис. 1, д). Если площадь сечения выработки больше зоны действия с одной стоянки комбайна, то сначала отрабатывают одну, а затем оставшуюся часть забоя (рис. 1, е). По породам с f < 6 применяют схему с двумя врезами в центральной части забоя (рис. 1, ж). Для точного оконтуривания сечения выработки при обработке забоя вертикальными и горизонтальными резцами по периметру ее оставляют целик толщиной около двух третей диаметра коронки, который разрушают последним (рис. 1, з). При проведении выработок по смешанному забою направление перемещения режущей коронки совпадает с направлением слоистости пород, выбирая при этом сначата слабый слой, а затем разрушают оставшуюся часть забоя (рис. 1, и, к).

Более эффективная работа комбайнов достигается при применении удлиненных перегружателей в комплекте с телескопическим ленточным конвейером, обеспечивающим сокращение в 2 раза времени наращивания основного конвейера, а также в сочетании с электровозной откаткой и погрузкой горной массы в вагонетки, устанавливаемые с двух сторон перегружателя в количестве, необходимом для погрузки горной массы от целой заходки. При такой схеме призабойного транспорта неоднократно устанавливались рекордные скорости проведения выработок— 840-1715 м/мес.

Для примера рассмотрим технологический цикл проведения выработки комбайном с креплением анкерной крепью. Смена: машинист комбайна, 2-3 проходчика, МПУ, электрослесарь.

Все работы ведутся согласно утвержденному паспорту проведения и крепления выработки.

Новый цикл начинается с осмотра забоя и подготовки оборудования к работе. Забой должен быть приведен в безопасное состояние, до устранения нарушений ТБ все работы по проведению выработки – запрещаются. Машинист комбайна производит выемку угля на глубину заходки, указанной в паспорте. Комбайн работает следующим образом. Исполнительный орган направляют в нижний угол забоя и при вращении режущей коронки производят зарубку на величину выдвижки телескопа – 400 – 500мм. Перемещая исполнительный орган в вертикальной и горизонтальной плоскостях, производится выемка угля на глубину 400 – 500мм. Затем подают комбайн вперед и производят выемку еще на 400 – 500мм, и так до выемки полной величины заходки (величина заходки указывается в паспорте). Отбитый уголь погрузочным органом с нагребающими лапами подается скребковым перегружателем на средства транспортировки, установленными на штреке.

Один проходчик в это время следит за перегрузкой угля с комбайна на конвейер, или в вагонетку, или в самоходный вагон и зачищает почву от просыпавшегося угля. Оставшиеся проходчики подготавливают крепежные материалы или выполняют вспомогательные работы, указанные в паспорте. После выемки заходки (1-2м), комбайн отгоняется от забоя, производится оборка кровли и бортов выработки от нависших кусков угля и породы, устанавливается временная крепь. Конструкция временной крепи указана в паспорте.

Обслуживание комбайна сводится к его осмотру, замене резцов, смазке и устранению мелких неисправностей.

Возведение крепи производится во время обслуживания комбайна Механизация и совершенствование работ по возведению крепи является большим резервом в повышении коэффициента использования комбайна при существующей организации труда. Как показывает опыт, на возведение крепи при применении комбайнов приходится до 40% времени проходческого цикла. В зарубежной практике применение механизированных крепей позволяет увеличить скорости строительства подземных сооружений в 1,5—2 раза и сократить численность проходчиков в 1,3—1,5 раза. При применении рамной крепи в забое обычно возводят только крепь с шагом, равным удвоенному или утроенному расстоянию между рамами постоянной крепи. Промежуточные же рамы устанавливаются на расстоянии 15-20 м от забоя. Такая организация работ позволяет частично совместить процесс разработки породы с возведением постоянной крепи и сократить продолжительность проходческого цикла на 25-30%.

Частичное или полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи может быть обеспечено путем применения в забойной части сооружения временной механизированной крепи типа КМК-3 (рис. 9).

  

7, мостового перегружателя 2, телескопического конвейера 3 типа 1ЛТП-80 и пылеотсасывающей установки 5.

Комплекс обслуживает звено из 5 рабочих. При этом достигается скорость проведения выработки 170 м/мес, а производительность труда рабочего 8,3 м /чел.-смену.

Комплекс К4ПП-5 предназначен для проведения выработок с присечкой крепких пород (до 75% крепких пород) с f до 8. В состав комплекса входит комбайн 4Г1П-5, перегружатель ППЛ-1К, ленточный конвейер 1 ЛТП-80, крепеустановщик КПМ-8 и пылеотсасы-вающая установка ППУ-2.

Комплекс КГК-1 предназначен для проведения выработок по неоднородным породам с коэффициентом крепости f до 14 при предварительном их разрушении буровзрывным способом. По расчетам скорость проведения выработки достигается до 400 м/мес.

Комплекс КГК-2 позволяет проводить выработки с анкерной крепью и последующим возведением'набрызгбетонной крепи, состоит из комбайна 4ПП-2 в сочетаний с перегружателем ППЛ-1К и ленточным телескопическим конвейером. Расчетная скорость проведения выработки 210 м/мес. при количестве работающих в звене 4 человека.

Рис. 244.   Комплекс  КСО-1М  и схема размещения  оборудования при  бурении шпуров под анкеры

Рис. 245. Комплекс К4ПП-2

ГОРНО-ПРОХОДЧЕСКИЕ РАБОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБАЙНОВ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Научно-технический прогресс в области проведения горных выработок, являющихся важнейшим элементом современной технологии добычи полезных ископаемых, в основном реализуется путем развития комбайнового способа проведения. Последний обеспечивает по сравнению с буровзрывным способом более высокие темпы проходки и производительность труда.

Удельный вес комбайновой проходки в угольной промышленности России составляет около 64,4 % объемов проходки. Из них около 52 % проводится по углю, 47 % - смешанным забоем и только немногим более 1 % - по породе. Значительно увеличились объемы проведения выработок по углю, что связано с реструктуризацией отрасли, предусматривающей прекращение добычи угля из маломощных пластов, сокращение добычи на крутопадающих пластах.

При комбайновом способе проведения горных выработок существенно сокращается число основных процессов проходческого цикла по сравнению с буровзрывной технологией. Вспомогательные процессы остаются такими же, как и при буровзрывной технологии. Большое внимание следует уделять пылеподавлению.

По существу технология строительства сводится к механическому разрушению массива, погрузке и транспортировке породы, что можно выполнять одновременно с возведением постоянной крепи. Такие процессы, как бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание и приведение забоя в безопасное состояние после взрывания, исключаются из проходческого цикла. Для комбайновой технологии строительства характерна циклично-поточная организация труда.

Поэтому большое значение приобретает своевременность выполнения вспомогательных процессов (настилка рельсовых путей, увеличение дайны конвейеров, прокладка труб и кабелей, устройство водоотводной канавки и др.), относительная трудоемкость которых в связи с недостаточным уровнем их механизации значительно возрастает.

Основными достоинствами комбайнового способа проведения горных выработок являются:

•  полная механизация и совмещение по времени основных процессов выемки и погрузки горной массы, при применении временных передвижных крепей с этими работами совмещают также возведение постоянной крепи;

•  выемка породы производится в пределах проектного контура выработки без нарушения сплошности окружающего массива;

• увеличение темпов проходки и производительности труда рабочих в 2-2,5 раза по сравнению с буровзрывным способом;

• снижение стоимости строительства;

• повышение безопасности и улучшение санитарных условий работ. В качестве одного из основных критериев оценки сопротивляемости

пород разрушению механическим способом принят предел прочности пород при одноосном сжатии. Эффективность работы проходческих комбайнов зависит не только от прочностных свойств пород, но и в значительной степени от их абразивности, так как последняя изнашивает породоразрушающий инструмент, изменяя его геометрию, обусловливает рост усилий, действующих на комбайн в целом.

Параметры режима разрушения выбирают с учетом хрупкости и вязкости пород. Эти характеристики определяют как частное от деления пределов прочности пород на одноосное сжатие и растяжение.

Нарушенность и трещиноватость массива также оказывают существенное влияние на сопротивляемость его разрушению механическими способами.

Применяемые в настоящее время в промышленных условиях проходческие комбайны делятся на две группы: бурового действия (роторные) и избирательного действия (стреловые) – смотри справочные материалы по дисциплине в эл. виде.

Комбайны бурового действия могут разрушать породы прочностью до 150 МПа и более. Они работают по принципу распорношагающих механизмов и обеспечивают проведение выработок круглой формы. Проходческие комбайны бурового действия имеют роторный исполнительный орган, объединяющий функции разрушения породы, погрузки и транспортировки, снабженный шарошками лобового резания,

погрузочными ковшами и ленточным конвейером. Роторный исполнительный орган разрушает породу шарошками одновременно по всей площади забоя, поэтому требует усилия подачи 1400-1600 кН и выше, а также большой мощности электродвигателей: 440-540 кВт - для исполнительного органа, 660-850 кВт - для всего комбайна и 900-1100 кВт - для комбайна со вспомогательным оборудованием.

Технические характеристики комбайнов бурового действия и условия их применения приведены в справочных материалах по дисциплине.

Недостатками комбайнов бурового действия являются: ограниченная мобильность из-за сложного распорно-шагающего устройства; большие масса и длина комбайна (масса 90-250 т, длина 15—16 м); проведение выработок только круглого сечения с большим радиусом искривления (100-140 м); необходимость замены роторного исполнительного органа при изменении размеров выработки; громоздкость комбайна, затрудняющая его осмотр, ремонт и выполнение работ по креплению выработок; высокая трудоемкость монтажных работ (на доставку и монтаж затрачивается 1000-2500 чел.-смен без учета устройства специальной камеры объемом до 1200-1500 м3).

В связи с высокой стоимостью и большими затратами времени на монтажные работы комбайны бурового действия целесообразно применять только при проведении длинных малоискривленных выработок. В настоящее время их, как правило, применяют для проведения длинных тоннелей и реже - выработок в шахтах.

Практический интерес для горно-добывающих предприятий представляют стреловые проходческие комбайны, или, как их еще называют, комбайны избирательного действия, которые позволяют полностью механизировать процесс отбойки и погрузки горной массы. Эти мощные самоходные агрегаты снабжены режущей головкой и погрузочным органом. Как правило, комбайны имеют гусеничный ход, но существуют модификации на пневмоколесном и рельсовом ходу. Погрузочный орган обычно представляет собой комбинацию нагребающих лап или нагребающего ковшового органа со скребковым или цепным конвейером. Комбайны избирательного действия по сравнению с комбайнами бурового действия имеют следующие преимущества: более маневренны, их можно монтировать в выработках небольшой площади сечения (8-10 м2) без применения специального оборудования, обеспечивают раздельную выемку горной массы в смешанных забоях в выработках любой формы, после окончания проведения выработки переводятся в другой забой без перемонтажа, имеют меньшую массу и дешевле. Имея перечисленные преимущества, стреловые комбайны значительно (в 2-4 раза) уступают комбайнам бурового действия по производительности.

Комбайны избирательного действия выпускаются двух типов: тяжелого (масса более 40 т) и легкого (масса до 20 т). В настоящее время в основном применяют комбайны легкого типа (более 85 %) с резцовыми исполнительными органами. За рубежом находят применение (около 70 %) комбайны тяжелого типа в породах с прочностью на сжатие более 60 МПа. В породах меньшей прочности используют комбайны легкого типа как при проведении выработок, так и при добыче полезных ископаемых.

При проведении выработок по угольным пластам в США, Австралии, Великобритании, Канаде и других странах в подавляющем большинстве случаев применяют проходческие комбайны системы «Континиус майнер» с широкозахватным исполнительным органом. Эти комбайны обеспечивают высокие темпы проходки - до 20 м/сут и более. Главной частью рабочего органа стрелового комбайна является режущая головка, выпускаемая двух типов: с продольным и поперечным перемещением.

Режущие головки с продольным перемещением имеют конусную, сферическую или шнекообразную формы, с поперечным - форму барабана, сферы или нескольких дисков, вооруженных твердосплавными резцами. Линейная скорость режущих головок составляет 1-3,5 м/с. В крепких породах увеличение скорости вызывает повышенный износ резцов и пылеобразование.

В некоторых конструкциях комбайнов используют телескопические стрелы, что увеличивает объем проходки из одного положения машины. Отбойку породы осуществляют за счет напорного усилия, создаваемого движением комбайна, и вращательного движения режущей головки, дополнительные усилия, разрушающие породу, возникают также благодаря боковому перемещению стрелы комбайна.

При использовании режущей головки с продольным перемещением направление ее внедрения в забой (направление зарубки) перпендикулярно окружному усилию, поэтому головку можно внедрить в забой при относительно малых усилиях. Зарубку ведут путем подачи машины на забой при небольшом повороте стрелы комбайна. Для крепких пород рекомендуют горизонтальное положение стрелы. Максимальная глубина вруба равна длине режущей головки, но обычно она составляет 0,5-0,7 ее хтины. В зависимости от направления залегания слоев пород в забое главное направление резания может быть горизонтальным, вертикальным или наклонным. Толщина снимаемой стружки колеблется от нескольких сантиметров до значений, равных диаметру головки. Например, при диаметре головки 1-1,5 м в породах с пределом прочности на сжатие до 100 МПа толщина стружки составляет 10-30 см.

При движении режущей головки с поперечным перемещением направление ее внедрения в забой совпадает с окружным усилием, поэтому для внедрения необходимо более значительное усилие подачи. Дополнительно к подаче машины на забой производят активные движения стрелой. Обычно вруб располагают в верхней части забоя и выполняют его в виде горизонтальной щели. Максимальная глубина вруба составляет 0,75 диаметра режущей головки. Резание можно производить только в одном направлении (например, сверху вниз). Величина подачи головки практически постоянна.

Режущие головки обоих типов оборудованы однотипными резцами, их форма, размеры и тип твердого сплава зависят от крепости разрушаемых пород. Охлаждение резцов и пылеподавление осуществляют водой, подаваемой через специальные форсунки, расположенные на режущей головке.

Большинство проходческих комбайнов избирательного действия работают с поворотными круглыми резцами. Эта конструкция в настоящее время используется всеми изготовителями проходческих комбайнов.

Комбайны избирательного действия обладают следующими основными достоинствами: возможность обработки забоя выработки любой формы, кроме круглой, с площадью поперечного сечения от 4 до 30 м и более; обеспечение селективной выемки; возможность установления крепи в непосредственной близости от забоя; высокая маневренность и относительно малая масса.

К основным недостаткам комбайнов избирательного действия относят: цикличное действие при разработке породы на части забоя, что снижает эксплуатационную производительность комбайна; неуравновешенность в продольном и поперечном направлении и конструктивная сложность исполнительного органа, связанная с возникновением динамических нагрузок; более сложная конструкция погрузочных устройств; невозможность проведения выработок по крепким абразивным породам: пылеобразование и низкая эффективность средств борьбы с пылью.

В настоящее время большое внимание уделяется созданию комплексов на базе проходческих комбайнов избирательного действия с целью механизации основных процессов и совмещения выемки горной массы с креплением выработки и другими работами.

Комбайновые комплексы состоят из набора оборудования для механизации основных процессов. В зависимости от типа комбайна подбирают остальное оборудование, обеспечивающее высокие скорости проходки и высокую производительность труда по всей технологической цепочке.

Расчетные скорости проведения выработки достигают 400 м/мес и производительность труда рабочего до 10 м3/смену и более. Состав и технические характеристики комплексов даны в табл.

Таблица

Наименование

Проходческие комплексы

КГК-1

КГК-2

KCO-

К4ПП-2

К4ПП-5

Расчетная скорость проведения выработки, м/смену

3-6

2,8-5

4-6

2,5-4

2,5^

Площадь поперечного сечения выработки, м2

13-18

13-20

4,7-15

15-20

16-36

Форма поперечного сечения

Арочная

Трапециевидная

или прямоугольная

Базовый комбайн

4ПП-2м

4ПП-2м

1ГПКС

4ПП-2м

4ПП-5

Транспорт по выработке

1ЛТ-80

1ЛТ-80

Бункер-

вагон Б-1

Ленточный теле-

скопический кон-

вейер 1ЛТП-80

Постоянная крепь

Анкерная

Арочная металлическая

или анкерная

Металлическая

податливая

Оборудование для возведения

крепи

КПУ-1

КПУ-1

ПА-1

КПУ-2

КПМ-8

Длина комплекса, м

50

6

20

50

55

Масса комплекса, т

-

-

25

70

100

2. РАЗРУШЕНИЕ МАССИВА

Необходимо подчеркнуть, что процесс «разрушения массива» является главным в комбайновой технологии.

Разрушение забоя горной выработки осуществляется исполнительным органом проходческого комбайна.

Буровые комбайны одновременно разрушают породы по всей площади забоя при помощи специального инструмента в виде резцов, штыревых и зубчатых шарошек. Проходческие комбайны бурового действия разделяют на две группы: для проведения горных выработок по углям, солям и мягким породам с f< 4 и для проведения горных выработок по крепким абразивным породам с f = 8-16. Комбайны этого типа имеют ограниченную область применения на шахтах и рудниках из-за высокой стоимости и значительных затрат времени и труда на подготовительно-заключительные операции.

Конструкция исполнительного органа современного комбайна избирательного действия включает в себя взаимосвязанные составные части (агрегаты, узлы, системы), выполняющие его основное функциональное назначение - разрушение забоя и оформление контура проводимой выработки в определенном диапазоне типоразмеров сечений с режимными параметрами, обеспечивающими техническую характеристику комбайна и безопасность проведения работ в заданных горно-геологических условиях. Основными составными частями исполнительного органа являются: режущая часть (коронки), приводная часть (двигатель, редукторы), несущая корпусная часть (стрела), система подвески с механизмом вертикального и горизонтального поворота стрелы, система орошения и взрывозащиты.

Режущие части исполнительных органов разделяют по конструкции на продольно- и поперечно-осевые коронки, что определяет их разное взаимодействие с разрушаемым массивом. Некоторые зарубежные фирмы-изготовители по заявкам заказчика оснащают проходческие комбайны любой режущей частью. Продольными коронками оснащены все отечественные комбайны избирательного действия, и они имеют конусную, сферическую или шнекообразную формы. Продольная коронка вращается вокруг продольной оси стрелы. При этом главное направление поворота стрелы перпендикулярно к оси вращения режущей коронки. Поперечно-осевая коронка, которая имеет форму барабана, сферы или нескольких дисков, вращается вокруг оси, перпендикулярной к стреле. Главное направление стрелы совпадает с направлением оси вращения режущей коронки.

Режущие коронки современных отечественных комбайнов оснащаются поворотными резцами с передним упором типа РГ-401-12; PF-401-12S: РГ-501-16; PF-501-16S; PF-501-18S и другими, имеющими твердосплавные вставки цилиндрической формы диаметром 12; 15,5; 16; 19,5 мм и грибовидной формы диаметром 12; 16; 18 мм.

Разрушение забоя горной выработки режущей коронкой исполнительного органа комбайна производят заходками. Наиболее сложный момент разрушения - это первоначальное внедрение рабочей коронки в массив, которое в зависимости от крепости горных пород происходит на различную глубину. Горно-геологические условия залегания различных пластовых и рудных месторождений позволяют отыскать «слабые» места в забое для того, чтобы произвести «зарубку» в этих местах. После внедрения рабочей коронки в массив осуществляют его разрушение движением исполнительного органа комбайна в вертикальной или горизонтальной плоскости, в зависимости от крепости горных пород. После первого прохода исполнительного органа создается дополнительная обнаженная поверхность, способствующая более эффективному последующему разрушению массива. При крепких породах рекомендуется перемещение исполнительного органа производить в вертикальной плоскости (сверху вниз или снизу вверх), при этом для разрушения используют собственный вес исполнительного органа или максимальное напорное усилие от гидравлической системы комбайна. Перемещение исполнительного органа в горизонтальной плоскости (слева направо или справа налево) применяют при более слабых породах, что способствует более производительном}, разрушению, так как в этом случае происходит снижение холостых перегонов исполнительного органа.

При неоднородных забоях, т.е. когда массив состоит из пород, имеющих разную крепость, может быть рекомендована комбинированная схема разрушения, при этом менее прочные участки забоя разрушают движением исполнительного органа в горизонтальной плоскости, а более прочные - в вертикальной. При встрече в забое локальных участков с повышенной прочностью пород (например, кварцевые включения) сначала разрушают наименее прочные части забоя, а уже затем, используя собственный вес исполнительного органа, можно с наибольшим эффектом разрушить более прочные участки.

Контур выработки, как правило, обрабатывают в последнюю очередь. Однако и при этом необходимо выбирать оптимальную глубину разрушения массива. Недостаточная глубина способствует сильным динамическим ударам резцов по обрабатываемой поверхности, что значительно повышает износ режущего инструмента.

В результате исследований процесса разрушения массива горных пород и опыта эксплуатации были определены основные достоинства и недостатки как продольно-осевых, так и поперечно-осевых режущих коронок. Анализ применения и исследований процесса взаимодействия поперечно-осевых режущих коронок с разрушаемым массивом показал следующее.

1.  Применение поперечно-осевых коронок эффективнее, чем продольно-осевых, при разрушении более прочных и абразивных пород при прочих равных условиях (один тип комбайна, одинаковые горно-технические условия). Это обусловлено тем, что разрушение породы можно осуществлять при больших скоростях резания, чем при работе продольно-осевых коронок, так как путь резцов в контакте с породой в несколько раз меньше, чем вне контакта. Это обеспечивает лучшее охлаждение инструмента и, как следствие, уменьшение интенсивности изнашивания. При горизонтальных заходках поперечно-осевая режущая коронка срезает стружки постоянной толщины, а не серповидные, характерные для продольно-осевых коронок. В результате удельный путь резания, т.е. суммарная длина пути резания всеми резцами, отнесенная к единице объема массива, при работе поперечно-осевых режущих коронок меньше.

2. При разрушении пород невысокой прочности, особенно пластичных, использование поперечно-осевых коронок менее эффективно, чем продольно-осевых.

Ряд исследователей считает, что продольно-осевые режущие коронки более перспективны для разрушения пород с пределом прочности до 40 МПа, а поперечно-осевые - свыше 70 МПа. В диапазоне от 40 до "0 МПа эффективность применения того или другого типа коронки зависит от ряда факторов: хрупко-пластических свойств пород, их трещиноватости, слоистости, размеров включений и их количества. При наличии трещиноватости и слоистости в достаточно хрупких породах (соотношение между пределом прочности на одноосное сжатие и растяжение больше 10) более эффективно применение поперечно-осевых коронок.

3.   Использование поперечно-осевых коронок обеспечивает лучшее удаление продуктов разрушения, так как они в процессе резания отбрасываются в сторону погрузочного устройства и большая часть из них попадает сразу на стол питателя. При этом не происходит дополнительное измельчение срезанных частиц породы, столь характерное для продольно-осевых режущих коронок. Более эффективно удаляются продукты разрушения, скапливающиеся в нижней части груди забоя, да и само их количество значительно меньше.

4.  Выбор рациональных схем размещения резцов на поперечно-осевых коронках более сложен, чем на продольно-осевых, его осуществляют на основе экспериментальных исследований на полноразмерном стенде или макете исполнительного органа. Имеются специальные программы для оценки эффективности схем размещения резцов. Установка последних требует особой тщательности, так как небольшие неточности оказывают существенное влияние на кинематические углы и, как следствие, приводят к неодинаковой нагруженности инструмента, снижению производительности и повышению удельного расхода резцов.

5.  В процессе разрушения массива поперечно-осевой режущей коронкой могут изменяться в достаточно широком диапазоне как вертикальные, так и горизонтальные глубины внедрения в массив (иногда называемые величинами захвата). Это позволяет машинисту комбайна в зависимости от горно-геологических условий выбрать наиболее эффективный режим работы режущей коронки.

При разработке технологических схем разрушения забоя необходимо стремиться, чтобы удельный путь резания (производительное перемещение и холостой ход исполнительного органа) был минимальным. Рациональные технологические схемы разрушения массива способствуют значительному снижению износа режущего инструмента, повышению производительности комбайна, уменьшению удельной энергоемкости разрушения, что оказывает в конечном счете значительное влияние на технико-экономические показатели комбайновой технологии.

Выявленные особенности строения массивов при разработке различных месторождений позволили разработать рекомендации по выбору рациональных схем разрушения, которые охватывают широкий диапазон прочностных свойств пород (рис. 1).

Рис. 1. Технологические схемы разрушения забоя выработки исполнительным органом комбайна при различных структурах массива

В однородных породах режущую коронку перемещают к направлению трещиноватости (рис. 1, а, б). При слабых породах кровли выработки разрушение забоя производят сверху вниз или сначала вынимают центральную зону, а затем боковые части (рис. 1, в, г). При больших сечениях выработки в слабых и слоистых породах сначала оконтуривают выработку, затем делают вертикальный врез и в последнюю очередь разрабатывают ядро забоя (рис. 1, д). Если площадь сечения выработки больше зоны действия с одной стоянки комбайна, то сначала отрабатывают одну, а затем оставшуюся часть забоя (рис. 1, ё). По породам с f < 6 применяют схему с двумя врезами в центральной части забоя (рис. 1, ж). Для точного оконтуривания сечения выработки при обработке забоя вертикальными и горизонтальными резцами по периметру ее оставляют целик толщиной около двух третей диаметра коронки, который разрушают последним (рис. 1, з). При проведении выработок по смешанному забою направление перемещения режущей коронки совпадает с направлением слоистости пород, выбирая при этом сначата слабый слой, а затем разрушают оставшуюся часть забоя (рис. 1, и, к).

Максимальная глубина вреза режущей коронки в забой равна 0,5-0,7 ее длины. Ширина вреза изменяется от нескольких сантиметров до диаметра коронки. Величину заходки принимают равной шагу установки крепи. При устойчивой кровле выработки заходка может быть больше шага установки крепи, но не более 2 м.

Как уже было отмечено, во многих зарубежных странах для проведения выработок по углю в большинстве случаев применяют проходческие комбайны с широкозахватным исполнительным органом. В характере взаимодействия широкозахватных (шнековых или барабанных) исполнительных органов с разрушаемым массивом имеется ряд существенных особенностей, не свойственных продольно- и поперечно-осевым коронкам.

Шнековые (барабанные) исполнительные органы независимо от расположения (на поворотных стрелах или неповоротных рамах) разрушают забой при вертикальных перемещениях исполнительного органа сверху вниз или снизу вверх.

Шнековые исполнительные органы оснащены однозаходными шнеками с резцедержателями, которые располагаются на шнеках или сбоку от них. На барабанных исполнительных органах во многих случаях резцы располагаются по односпиральной схеме. Как правило, применяют поворотные резцы и только на отдельных машинах - неповоротные.

Уголь (породу) всегда разрушают в режиме попутного фрезерования. Зарубание исполнительного органа в забой осуществляют в верхней его части, что позволяет при перемещении его вниз создавать большие напорные усилия, используя не только гидродомкраты, но и частично вес комбайна.

При разрушении массива шнековыми (барабанными) исполнительными органами большая часть продуктов разрушения сразу же попадает на погрузочное устройство, в результате чего не происходит их переизмельчение, что существенно снижает удельную энергоемкость процесса по сравнению с продольно- и поперечно-осевыми коронками.

3. ПОГРУЗКА И ТРАНСПОРТ ГОРНОЙ МАССЫ

Одновременно с разрушением массива производят погрузку отбитой горной массы. Отбитая горная масса сначала попадает на питатель, а затем уже передается на конвейер комбайна.

На отечественных и зарубежных комбайнах применяют следующие погрузочные устройства: кольцевой грузчик, скребковый конвейер, звезды, вращающиеся диски, поворотные рычажные лапы, нагребающие лапы.

Рассмотрим каждый из перечисленных механизмов погрузки.

Кольцевой грузчик располагается с обеих сторон от центрального конвейера, представляет собой два замкнутых цепных контура с индивидуальными приводами.

Предназначен для погрузки легких пород или угля. Характеризуется большой энергоемкостью, повышенным износом. Используется редко.

Скребковый конвейер также является устаревшей конструкцией. Выполняет функции погрузочного и транспортного органов.

Звезды - шестилучевые на комбайне фирмы «Доско» (МК2В, HI300), трехлучевые на комбайнах фирмы «Фест Альпине» (АМЗО, АМ80 и др.). Имеют привод от гидродвигателей через редукторы, размещенные под столом питателя. Применяют для погрузки сыпучих материалов, угля. Обеспечивают высокую производительность.

Вращающиеся диски представляют собой ребристые диски с достаточно высокой частотой вращения (более 30 об/мин). Разгрузку горной массы производят за счет ограничения, устанавливаемого между осью вращения диска и задним ограждением.

Поворотные рычажные лапы располагаются на столе питателя с обеих сторон центрального конвейера. Привод осуществляется гидроцилиндрами, расположенными под столом питателя. Обратный ход лап обеспечивается за счет скосов обратной стороны лап.

Наибольшее распространение получили различные конструкции парных нагребающих лап, обладающих универсальностью применения, особенно при погрузке в тяжелых условиях (кусковатость, влажность, неравномерность нагрузки).

Конструкции имеют вид четырехзвенного рычажного механизма или кулисного механизма с приводом от редуктора через центральный диск с кривошипом. Кулисный механизм конструктивно более простой, но создает динамические нагрузки.

Привод может быть осуществлен от электродвигателя, гидромоторов через редуктор или напрямую (П160), а также от скребковой цепи центрального конвейера (1ГПКС, 4ПУ, «Фест Альпине»). В некоторых моделях (П160, КП20Б, STM60) приводы лап между собой не синхронизированы.

В большинстве моделей конвейер проходит по центру комбайна.

В качестве тягового органа используют одинарную скребковую цепь, выполненную из круглозвенной цепи или втулочно-роликовой цепи с консольными скребками. Привод может быть электрическим или гидравлическим. Число двигателей зависит от условий применения.

Гидравлический привод может осуществляться как через трансмиссию, так и без трансмиссий при применении высокомоментных гидромоторов.

В некоторых конструкциях привод цепи осуществляется от привода лап («Фест Альпине» и др.).

Для обеспечения долговечности быстроизнашивающиеся части изготавливают съемными (днища конвейеров, поверхности стола питателя и др.). Так, у комбайнов фирмы «Вестфалия Бекорит» поверхность питателя армируют листами из полимерных материалов, имеющих высокую фрикционную стойкость.

Комбайны могут быть оснащены подъемно-поворотной хвостовой частью конвейера или подвесным ленточным перегружателем.

Большинство фирм («Фест Альпине», «Эйкгофф» и др.) поставляют по требованию заказчика комбайны:

•  с поворотной хвостовой частью и прицепным перегружателем -для проведения выработки;

•  с короткой хвостовой частью и коротким поворотным перегружателем - для погрузки породы в самоходные вагоны, автомобили и др.;

•  с подъемно-поворотной хвостовой частью - для работы в камерах по добыче угля, солей с самоходным транспортом.

Системы управления комбайном. Современные проходческие комбайны оснащают электрическим и гидравлическим приводами, управление которыми осуществляют с местного или переносного дистанционных пультов.

Управление с местного пульта имеют большинство отечественных и зарубежных проходческих комбайнов.

Пульты местного управления и рабочее место машиниста на зарубежных комбайнах, особенно последних выпусков, существенно отличаются от отечественных эргономическими параметрами, количеством информации, выдаваемой оператору, о состоянии узлов машин и течении рабочего процесса, комфортностью.

Широкое применение в гидроприводе этих машин имеют системы с насосами переменной производительности, чувствительными к действующим нагрузкам, автоматически выбирающие режим работы, гидромоторы с регулируемыми объемными характеристиками, позволяющими снизить максимальные требуемые расходы в гидросистеме, уменьшить число команд (рукояток, кнопочных постов), которыми оператор воздействует на работу гидроприводов. Использование гидрораспределителей пропорционального управления с электрогидропилотами позволило снизить габариты устанавливаемых на пульте аппаратов, объединить гукоятки различных команд и режимов. Это в комплексе с используемой современной электронной аппаратурой и широким применением микропроцессоров в системе диагностики дало возможность обеспечить современные стреловидные комбайны компактными рабочими местами оператора.

Основными операциями на отечественных комбайнах 4ПП2М, КП25, П160, КП20Б машинист управляет с помощью переносного дистанционного пульта. На комбайне 4ПП2М применяют управление по искробезопасному многожильному кабелю, на КП25, П160 и КП20Б - по двухжильному кабелю; также было испытано бескабельное управление по инфракрасному каналу (ИК-канал).

Технический уровень управления по двухжильному кабелю или ИК-каналу выше, оно более приемлемо для эксплуатации. На комбайне КП25 предусмотрена также возможность перехода на работу со стационарного местного пульта в режиме наладки и при неисправностях дистанционного управления.

На зарубежных стреловых комбайнах управлением с переносного пульта оснащают по отдельным заказам, кроме комбайнов для подрывки («Паурат», ФРГ) и работающих в тонких пластах на очистных работах, на нарезке лав и др. («Джой», США). Наиболее распространено управление с радиопульта и кабельное.

Средства автоматизации управления, контроля и диагностики зарубежных комбайнов в основном поставляются по договоренности с заказчиком.

Более 70 % моделей комбайнов ведущих зарубежных фирм могут по заказам потребителя быть оснащены автоматизированными (с применением ЭВМ) системами: контроля направления лазером и заданного контура сечения выработки с отражением на дисплее, диагностики поврежденной машины, оптимизации производительности резцовой коронки. Применяются четыре способа управления контролем профиля выработки: ручной (дистанционный - управление по кабелю или с радиопульта), полуавтоматический, автоматический и программный.

Из последних разработок заслуживает внимания система автоматизации режимов отработки забоя комбайнами АМ85 и AM 105, которая прошла апробацию на шахтах концерна «Рурколе» (ФРГ).

а

б

в

Рис. 2. Схемы работы призабойного транспорта:

1 - проходческий комбайн; 2 - перегружатель; 3 - состав вагонеток; 4 - скребковый конвейер; 5 - ленточный конвейер;

В отличие от известных систем, изменяющих режимы в соответствии с загрузкой электродвигателя, в этих комбайнах использовали в качестве датчика устройство, характеризующее физико-механические свойства (твердость) забоя, снимающее показатели в зависимости от вибрации. Устройство, встроенное в комбайн AMI05, состоит из модуля управления и контроля сенсорного модуля, смонтированного на стреле и преобразующего вибрацию стрелы, возникающую при резании, в ускорение. Рассчитанный на определенные прочностные параметры пород модуль управления и контроля анализирует поступающие сигналы и управляет переключением скорости резания и поворота (подачи) стрелы с резцовой коронкой.

Представляют интерес также установленные на этих машинах системы функционального контроля рабочего состояния коронки и контактного орошения, предусматривающие своевременную информацию о вышедших из строя резцах для предотвращения поломки коронки и работоспособности форсунок (сопел). Принцип действия системы основан на анализе колебаний давления и расхода воды в системе орошения специальным прибором индикации и управления.

Обязательным условием высокопроизводительной работы комбайна является опережающая производительность призабойных транспортных средств и возможность их непрерывной работы. Между проходческим комбайном и транспортным средством, как правило, размещают перегружатель. В отечественной практике применяют несколько типов подвесных, мостовых и прицепных ленточных перегружателей, основное назначение которых - обеспечить непрерывный поток горной массы из забоя выработки.

Работу призабойного транспорта организуют по следующим схемам:

• комбайн - перегружатель - состав вагонеток (рис. 2, а);

• комбайн - перегружатель - скребковый конвейер - ленточный конвейер (рис.2, б);

• комбайн - ленточный телескопический конвейер (рис. 2, в);

•  комбайн - самоходные погрузочно-доставочные машины (или самоходные вагоны) с дизельным или электрическим приводом.

В третьей и четвертой схемах могут присутствовать перегружатели, размещенные между комбайном и транспортными средствами.

Требованию обеспечения непрерывности работы комбайна в большей степени отвечает конвейерный транспорт.

В случае отсутствия в выработке конвейерного транспорта и наличия только рельсовых путей погрузку горной массы целесообразно осуществлять с помощью специальных перегружателей, позволяющих производить загрузку вагонеток партиями в нерасцепленном состоянии. С маневрами по смене груженого состава следует совмещать другие неизбежные перерывы в работе комбайна, например, связанные с заменой режущего инструмента или с возведением постоянной крепи.

Для обеспечения непрерывности удаления горной массы из забоя наиболее целесообразно использовать перегружатели с конвейерным транспортом или удлиненные перегружатели с периодической погрузкой горной массы в вагонетки на два рельсовых пути.

Практика проведения выработок проходческими комбайнами показала, что транспортирование горной массы с помощью скребковых конвейеров не позволяет достигать высоких технико-экономических показателей проходки, так как приходится значительную долю ручного труда (до 50 %) тратить на монтажно-демонтажные операции, текущий ремонт транспортных средств, зачистку почвы выработки у перегрузочных устройств, на сопряжении конвейеров и возле них.

Рекордные скорости проведения выработок проходческими комбайнами устанавливали при применении удлиненных перегружателей в комплекте с телескопическим ленточным конвейером, обеспечивающим сокращение в два раза времени наращивания основного конвейера, а также в сочетании с электровозной откаткой и погрузкой горной массы в вагонетки, устанавливаемые с двух сторон перегружателя в количестве, необходимом для погрузки горной массы от целой заходки.

Перспективным является также транспортирование горной массы, особенно на рудниках, самоходными установками на пневмоколесном ходу. Проходческий комбайн непрерывно работает в течение всего проходческого цикла, выгружая горную массу непосредственно на почву выработки, затем погрузочно-доставочные машины перемещают ее к ближайшему рудоспуску или бункеру.

4. ВОЗВЕДЕНИЕ КРЕПИ

Большое значение для более полного использования комбайна имеют правильная организация работ по возведению крепи и средства механизации этих работ.

Скорость проведения выработок с применением буровых комбайнов ограничена в основном из-за сложности крепления. Для снижения трудоемкости процесса крепления в последних моделях комбайнов «Союз-19» предусмотрены крепемонтажные устройства и гидроподъемники.

Крепемонтажное устройство предназначено для механизации работ по возведению металлической арочной крепи. Секцию арочной крепи краном устанавливают на накопитель, по которому секция перемещается к комбайну. Вместимость накопителя - 30 секций. В хвостовой части комбайна секцию крепи специальным механизмом устанавливают в рабочее положение.

Выемку пород комбайном частично совмещают во времени с возведением крепи. По мере подвигания комбайна верхняк крепи, который расположен на крепемонтажном устройстве, подают к месту установки и гидроподъемником поджимают к кровле выработки. После подвигания забоя на величину, равную шагу установки рам крепи, комбайн останавливают и за его предохранительным щитом производят монтаж рамы крепи и установку железобетонной затяжки.

При работе комбайнов избирательного действия по мере подвигания забоя возводят временную или постоянную крепь в зависимости от устойчивости пород кровли. В качестве постоянной крепи в выработках в большинстве случаев применяют крепи металлическую, арочную из спецпрофиля, рамную смешанную из железобетонных трубчатых стоек и металлических верхняков, анкерную, деревянную рамную и различные виды бетонной крепи.

При неустойчивой кровле по мере подвигания забоя возводят постоянную крепь. В этот период комбайн не работает. При устойчивой кровле по мере подвигания забоя рекомендуется возводить крепь у забоя с большим расстоянием между рамами, чем предусматривает паспорт постоянного крепления. Такая крепь осуществляет в призабойном пространстве функции временной крепи. В дальнейшем над или за комбайном на расстоянии 15-20 м возводят промежуточные рамы и затягивают бока выработки. Исследования показывают, что использование в качестве временной крепи элементов постоянного крепления и дальнейшее возведение промежуточных рам не в зоне работы комбайна сокращают время технологических перерывов, связанных с процессом крепления, на 22-30 %. Подготовку к возведению крепи, настилке путей, удлинению скребкового конвейера или монорельсовой дорожки преимущественно совмещают с работой комбайна. При достаточном числе проходчиков в звене настилку путей, удлинение конвейера или монорельсовой дорожки совмещают во времени с процессом крепления или выполнения вспомогательных работ.

Значительно усложняется производство работ по креплению, если в качестве постоянной крепи принята арочная крепь из спецпрофиля, причем с бетонными затяжками. Механизировать установку арок сложно и сложнее механизировать закладку бетонных затяжек. По этим призам возведение такого вида крепи, как правило, сопровождается полной остановкой комбайна и приводит к существенным потерям времени. Как показывает опыт, на возведение крепи с рамными металлическими конструкциями при  применении комбайнов  избирательного  действия приходится до 40 % времени проходческого цикла.

Указанные недостатки могут быть устранены заменой деревянных и бетонных затяжек тканевыми или металлическими сетчатыми затяжками, а также применением временной гидрофицированной металлической передвижной крепи или установкой на комбайне специального навесного :оорудования для механизации монтажа элементов крепи. По результатам зарубежного опыта, механизация возведения крепи позволит увеличить скорость проходки в 1,5-2 раза и сократить численность проходчиков в 1,3-1,5 раза.

Частичное или полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи может быть обеспечено путем применения в за-оойной части выработки временной механизированной передвижной крепи типа КМК-Зм конструкции ЦНИИподземмаша (рис. 3). Крепь КМК-Зм имеет две секции, каждая из которых состоит из четырех арок: двух арок первого типа 7 и двух арок второго типа 5. Арки попарно связаны между собой четырьмя домкратами передвижения 8. Обе половины зерхняка 2 соединяются быстроразъемными клиновыми замками. В стойках 1 закреплены вертикальные домкраты распора б. На каждой арке сверху установлены на шарнирных опорах лыжи 4. На концах лыж арки 5 подвешены кружала 3, которые служат, так же как и сама арка, опорами для соединения арок при их передвижении.

Арки передвигают поочередно. При передвижении арки 7 поднимают домкрат б, и арка опирается лыжами 4 на арку 5 и кружала 3. Между лыжами и породой образуется зазор в 60 мм. После этого включают домкрат 8 и арку передвигают. В аналогичной последовательности передвигают вторую арку 7 и обе арки 5.

Pис 3. Временная механизированная   передвижная   крепь КМК-Зм

На шахтах Кузбасса с успехом применялся проходческий комплекс КН-5Н «Кузбасс», который механизирует процесс разрушения забоя, ряд операций по возведению крепи, погрузку и транспортировку горной массы. Отличительной особенностью комплекса является наличие временной гидрофицированной крепи, объединенной с распорно-шагающим механизмом передвижения, позволяющей совмещать во времени операции по отработке забоя и креплению выработки. Применение комбайнов с механизмом передвижения распорно-шагающего типа и проходческих комплексов, выполненных на их основе, позволяет повысить производительность труда и скорость проведения выработок по сравнению с достигнутыми в настоящее время в 2,5-3 раза.

При проведении подготовительных выработок комбайновым способом все более широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом находят средства механизации установки постоянной крепи, навешиваемые на проходческие комбайны. Средства механизации монтируют на стреле и на корпусе комбайна.

Существующие средства механизации возведения металлической арочной крепи подразделяют на предназначенные для установки крепи непосредственно у забоя и ее возведения вне зоны работы проходческого комбайна.

К первым относят навесное оборудование, подвесные крепеустановщики и портальные тележки, ко вторым - переносные инвентарные и шагающие проходческие крепи.

Навесное оборудование: кронштейны, смонтированные на исполнительных органах комбайнов, и стреловые краны, устанавливаемые на корпусе комбайна, служат для подъема и транспортирования верхняков рамной и верхних элементов арочных крепей.

В отечественной и зарубежной практике получили распространение устройства для крепления в виде кронштейнов, устанавливаемых на исполнительном органе комбайна. Верхняк укладывают на кронштейн вручную, поднимают на место установки и удерживают там стрелой комбайна. Описанное навесное оборудование конструктивно просто и надежно.

Передвижные крепеустановщики работают независимо от проходческих комбайнов, что позволяет выполнять большую часть работ без перерывов. Применение крепеустановщиков позволяет механизировать установку как отдельных верхняков, так и всех элементов крепежных рам, собранных в пакеты.

Анализ существующих и вновь разрабатываемых конструкций средств механизации возведения металлической арочной крепи показывает, что работы ведутся в направлении создания автоматических устройств, обеспечивающих механизированное возведение в зоне работы исполнительного органа проходческого комбайна временной крепи, которая является элементом постоянной крепи, монтируемой вне опасной зоны, что создает условия для достижения максимально возможного коэффициента использования проходческого комбайна.

Из ранее перечисленных видов крепи, применяемых с комбайнами избирательного действия, в наибольшей мере может быть механизировано и наименее трудоемко возведение анкерной крепи, которую и следует принимать в качестве постоянной во всех выработках, где это позволяют горно-геологические условия. Возведение анкерной крепи возможно в непосредственной близости от забоя выработки механизированным способом с использованием для этой цели специальных установок. Скважины с помощью существующего оборудования бурят диаметром 34-46 мм. На зарубежных шахтах бурят скважины диаметром 28—41 мм.

Существенное влияние на увеличение скорости бурения оказывает переход на бурение скважин уменьшенного диаметра, в частности диаметром 28 мм под анкерную крепь АКМ. Все существующие средства механизации возведения анкерной крепи в подготовительных выработках отличаются по конструктивному исполнению машины, типу установки рабочих органов, виду энергии, способу бурения, типу вращателя и податчика, объему выполняемых операций и по назначению. В зависимости от сечения горной выработки и крепости пород в комплексе с комбайнами применяют переносные и перекатные станки, навесное оборудование.

Переносные и перекатные станки используют обычно в выработках небольшой площади сечения высотой 1,8-2,3 м при крепости вмещающих пород до/< 6. Недостатками переносных станков являются: малая мощность привода вращения, незначительное усилие подачи, необходимость замены штанг при бурении скважин, значительная масса (60-70 кг). Эти недостатки не позволяют эффективно использовать их при проведении зыработок комбайнами.

Перекатные станки предназначены для бурения скважин под анкер-ную крепь в выработках площадью сечения 3,5-8 м2 с углом наклона да 6: при крепости пород/< 8, имеют малую производительность (5-6 анкеров/ч) и обеспечивают бурение только вертикальных и слабонаклонных скважин.

Удельная трудоемкость бурения шпуров при существующей технологии составляет 30-60 % общей удельной трудоемкости крепления анкерной крепью, а при использовании навесного оборудования трудоемкость крепления снижается на 20—40 %.

Навесное оборудование для возведения анкерной крепи должно производить бурение скважин глубиной до 2-2,5 м на полную глубину без смены штанги по породам с / < 10, а также обеспечивать поворот бурильной машины на 360° в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси выработки, и параллельный перенос бурильной машины в вертикальной и горизонтальной плоскостях в пределах площади контура выработки. Для бурения скважин под анкеры по таким породам наиболее эффективным является вращательный способ бурения. Существующие средства бурения скважин, которые можно применить при комбайновом способе проведения выработок, по своим техническим характеристикам не предназначены для бурения шпуров по породам с f> 8 и являются малоэффективными при бурении шпуров в породах с f < 8. Анализ последних зарубежных материалов позволяет сделать вывод о том, что ведущие фирмы, изготавливающие буровое оборудование, рекомендуют вращательный способ бурения пород с пределом прочности до 120-140 МПа, а фирма «Атлас Копко» (Швеция) создает машины для бурения вращательным способом пород с пределом прочности до 150 МПа.

Рациональные скорости бурения шпуров вращательным способом изменяются от 2,25 до 0,8 м/мин при увеличении коэффициента крепости от 4 до 10, т.е. «чистое» время бурения скважины глубиной 1,8 м составит 0,5-2 мин. Средства механизации должны обеспечить бурение как веерных, так и горизонтальных скважин.

Эффективность применения анкерной крепи определяется физико-механическими свойствами горных пород, формой сечения выработки, длиной и расположением анкеров по контуру выработки.

Безаварийное надежное поддержание подготовительных выработок анкерной крепью зависит не только от схемы расположения анкеров, но и их длины и плотности установки. Пределы колебания длины и плотности размещения анкеров, установленные для всех встречающихся, например, в Кузбассе условий проведения и эксплуатации подготовительных выработок, составляют соответственно 0,8-2,2 м и 0,6-1,2 анкера на 1  м2 поверхности укрепляемых пород. На практике чаще всего длину анкера принимают равной 1,6т-1,8 м, а плотность их установки 0,9-1,2 анкера/м2.

5. ПРОВЕТРИВАНИЕ И ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ

Проведение выработок комбайновым способом сопровождается повышенной запыленностью воздуха в призабойном пространстве, возможностью газовыделения из породных обнажений. Основными источниками пылевыделения при проходке выработок комбайнами являются:

• процесс резания породы и угля рабочим органом;

• погрузка, перегрузка и транспортирование горной массы;

• вторичное завихрение осевшей пыли.

Дальнейшее распространение комбайнового способа проведения выработок во многом зависит от эффективности борьбы с пылью. Запыленность воздуха в проходческом забое при отсутствии специальных средств пылеподавления достигает 2000-3000 мг/м3 и более, что недопустимо для нормальных условий работы обслуживающего персонала и оборудования. Кроме того, интенсивное пылеобразование при работе по углю значительно повышает опасность ведения работ в условиях шахт, опасных по пыли. Интенсивность пылеобразования и запыленность воздуха зависят от следующих факторов: физико-механических свойств угля и пород, способа разрушения забоя, скорости проведения выработки, способа погрузки и применяемых средств доставки разрушенной горной массы, эффективности применяемой системы проветривания забоя и средств пылеподавления.

Одним из основных средств борьбы с пылью является проветривание. Правильно организованное проветривание забоя значительно снижает запыленность воздуха на рабочих местах.

Проветривание тупиковых выработок при комбайновом их проведении характеризуется прежде всего тем, что подведение свежей струи воздуха к забою и отвод исходящей осуществляется чаще всего по одной и той же выработке, что требует применения различных вентиляционных устройств. В зависимости от условий проходки применяют следующие способы вентиляции тупиковых выработок: нагнетательный, всасывающий, комбинированный. Наибольшее распространение получила нагнетательная схема проветривания тупиковых выработок.

При комбайновой технологии в качестве борьбы с пылью в призабойной зоне используют пылеотсасывающие установки, поставляемые с комплектом оборудования. Поэтому вентиляцию механизированных забоев осуществляют комбинированными способами. Свежий воздух подают в забой по нагнетательному трубопроводу, а в качестве всасывающего используют трубопровод пылеотсасывающей установки.

В принципе системы пылеподавления для буровых и стреловидных проходческих комбайнов одинаковы и состоят из системы орошения и пылеотсоса.

В отличие от стреловидных в буровых комбайнах борьба с пылью упрощается благодаря возможности установки за исполнительным органом ограждающего щита, локализирующего пыль в небольшом пространстве забоя, что облегчает как орошение зоны пылеобразования, так и пылеотсос. Борьбу с пылью при работе шарошечного инструмента ведут с помощью орошения его водой, расход которой составляет 0,31-0,93 л/с в зависимости от диаметра исполнительного органа.

Борьба с пылью значительно осложняется при работе проходческих комбайнов избирательного действия, так как невозможность локализации пыли на этих комбайнах приводит к распространению витающей пыли в забое выработки.

Наибольшее распространение получило орошение очагов пылеобразования в   сочетании   с   отсосом   запыленного воздуха.

Применяют орошение водой мест разрушения горной массы, что вызывает осаждение крупнодисперсной пыли размером 6-10 мкм, образующейся от разрушения забоя исполнительным органом. Мелкодисперсная пыль размером до 5 мкм выносится из забоя струей воздуха нагнетательной вентиляции, а пылеулавливающая установка, засасывая запыленный воздух, улавливает взвешенную в воздушном потоке пыль и выделяет ее в виде шлама. При этом необходимо производить подбор систем орошения и пылеотсоса. Для орошения мест отбойки и перегрузки угля и породы применяют зонтичные или конусные форсунки, а для создания завесы в призабойном пространстве - плоскоструйные.

Параметры схемы пылеподавления с внутренним орошением для комбайнов 4ПП-2М и 1ГПКС и перегрузочных пунктов приведены ниже.

Процесс...................................................       Орошение                 Пылеулавливание

Комбайны

Расход воды, л/т.........................................       30-50                                  –

Тоже,л/м3...............................................                 –                              0,1-0,2

Давление воды, МПа...................................      1,5—2,5                            1

Смачиватель............................................              ДБ                                  ДБ

Концентрация смачивателя, %......................      0,1                                   0,1

Кратность отсоса воздуха............................        –                                  1,1—1,3

Перегрузочные пункты

Расход воды, л/м3......................................         5-10                                    –

Давление воды, МПа..................................         0,6                                      –

При пневмогидроорошении к проходческому комбайну подводят воду и сжатый воздух по резинотканевым рукавам. На комбайнах типа 1ГПКС кольцевой коллектор устанавливают на стреле исполнительного органа. Водовоздушная смесь образуется непосредственно в оросителях, установленных на коллекторе. Вокруг коронки исполнительного органа создаются внутренняя (тонкодисперсная) и внешняя (грубодисперсная) завесы, в случае отсутствия сжатого воздуха система пневмогидрооро-шения может работать как обычная система орошения при условии подачи воды в обе магистрали коллектора под давлением не менее 1,5 МПа. Ниже приведены параметры пневмогидроорошения на комбайнах типа 1ГПКС.

Расход воды, л/мин......................................................................................................    50-60

Давление воды, МПа...................................................................................................   0,5-0,6

Давление сжатого воздуха, МПа................................................................................   0,4-0,5

Расход сжатого воздуха, м3/мин.................................................................................   1,2-1,4

Пылеотсос и пылеулавливание. Комплекс мероприятий по пылеподавлению, основанный на применении воды, обладает рядом недостатков и приводит к повышению влажности отбитой горной массы на 5-9 %, обводнению призабойного пространства и резкому увеличению влажности воздуха.

В связи с этим возникла необходимость в создании пылеулавливающих установок для обеспыливания отдельных технологических процессов в угольных шахтах. Пылеотсос является эффективным методом борьбы с пылью при проведении горных выработок комбайнами. Он основан на аспирации запыленного воздуха от источников пылевыделения с последующей очисткой его в пылеуловителях. Так, пылеулавливающая установка ППУ-2, предназначенная для отечественных комбайнов, обеспечивает повышение эффективности пылеподавления в три раза по сравнению с другими средствами.

Анализ схем пылеподавления показывает, что их эффективность зависит от таких факторов, как кратность отсоса, расположения места установки всасывающих отверстий относительно источника пылеобразования и воздухоподающего трубопровода.

По конструктивным особенностям пылеуловители, применяемые на отечественных комбайнах, могут быть мокрого или сухого типа. Пылеуловители П-14М1 и П-17М1 работают по принципу мокрых прямоточных циклонов с рассеиванием воды по ходу движения запыленного воздуха. Автономные высокопроизводительные установки типа АПУ-265, АПУ-530, АПУ-800 с производительностью соответственно 265, 530, 800 м3/мин применяют в выработках с площадью сечения до 24 м2. Их устанавливают на расстоянии 30—60 м от забоя. Очистка воздуха в этих установках производится сухим способом (на тканевом фильтре). Недостатками таких пылеуловителей являются громоздкость, высокая стоимость, энергоемкость, высокий уровень шума.

В последнее время многие зарубежные и некоторые отечественные проходческие комбайны оснащают встроенными в комбайн пылеулавливающими установками. При их применении возможно пылеулавливание без рециркуляции и с рециркуляцией вентиляционной струи.

Перспективным средством для пылеподавления в комбайновых забоях является пенообразующая жидкость. Опытная система пылеподавления комбайна 4ПП-2М включает в себя восемь пеностволов ПГ-8, расположенных непосредственно на стреле исполнительного органа. Ее применение обеспечило снижение запыленности воздуха на 93-95 % . Аналогичные результаты получены для комбайнов ПК-9р, ПК-Зр и др.

При комбайнах избирательного действия и нагнетательном проветривании забоя можно применять пену кратностью не более 300. При более высокой кратности и интенсивном проветривании забоя происходит унос хлопьев вентиляционной струей.

В забоях с комбайнами избирательного действия пену наиболее целесообразно использовать при всасывающем или нагнетательно-всасывающем проветривании в следующих условиях:

• кратность пены - 350-450;

• удельный расход пенообразующей жидкости - 25-103 л/кг;

•  возможно близкая установка пеногенераторов к местам разрушения пород режущей коронкой;

• оптимальная стойкость пены - 250-300 с.

Внедрение комбайнового способа проведения горных выработок привело к резкому ухудшению пылевой обстановки в забоях из-за изменения условий пылеобразования и пылеподавления. Так, удельное пылеобразование в комбайновых забоях в 2,5-6,5 раза, а запыленность в 10-25 раз выше, чем в выработках, проводимых с помощью буровзрывной технологии. Поэтому необходимо применение комплексной системы пылеподавления, включающей в себя орошение и пылеотсос. Подтверждением этого могут служить результаты исследований запыленности воздуха в комбайновых забоях, проведенных после выполнения рекомендованных выше мероприятий. Остаточная запыленность в забоях при работе комбайнов типа ПК-9р, 4ПП-2 с крепостью пород f= 4 составляла, мг/м3:

без средств пылеподавления.................................................................................... 2400

с орошением форсунками.........................................................................................   200

с орошением воздуховоздушными эжекторами....................................................   140

при работе пылеуловителя.......................................................................................   460

с орошением форсунками и пылеулавливанием...................................................    90

с орошением водовоздушными эжекторами и пылеулавливанием.....................     60

6. Организация работ.

Рабочую смену начинают с осмотра комбайна и горно-проходческого оборудования и замены резцов, после чего приступают к выполнению основных процессов: обработке забоя, погрузке и транспортированию горной массы. Другие рабочие подготавливают элементы крепи к их возведению в забое, устанавливают промежуточные рамы и затягивают бока выработки вне зоны работы комбайна, грузят вручную оставшуюся породу у боков выработки. Время непрерывной работы комбайна зависит от его производительности, прочности породы, допустимой величины обнажения кровли, технического состояния комбайна, квалификации машиниста и других факторов. При современном уровне механизации основных процессов, надежности горно-проходческого оборудования, существующей организации труда коэффициент использования проходческого комбайна колеблется от 0,16 до 0,28 и достигает более высоких значений при скоростных проходках.

В качестве примера приведем график организации работ при проведении штрека смешанным забоем, Snp = 17,8 м2 с коэффициентом присечки 0,6; крепь АП-3 с плотностью установки 1,25 рамы/м (табл. 2).

В ремонтно-подготовительную смену проводят профилактический осмотр и текущий ремонт горно-проходческого оборудования, наращивают коммуникации, сооружают водоотводную канавку, доставляют к забою элементы крепи, оборудование и материалы.

Общую организацию работ при комбайновом способе проведения выработок планируют из условия четырехсменной работы в сутки, из которых три шестичасовые смены - рабочие, а одна - ремонтно-подготовительная. Проходческая бригада обычно имеет 30-часовую рабочую неделю с двумя общими выходными днями или 36-часовую неделю с одним общим выходным днем. В связи с этим бригада состоит из пяти рабочих звеньев с соответствующим распределением объема работ в каждом звене.

Таблица 2

Процесс

Число

проходчиков

Продолжительность операции, мин

Подготовка к работе

7

25

Работа комбайна

1

245

Обслуживание комбайна

2-3

275

Возведение крепи

3-7

297

Наращивание монорельса

5

18

Наращивание труб

2

18

Регламентированный перерыв

7

20

Примеры проходки выработок комбайнами

Часть 8 

ПРОВЕДЕНИЕ УКЛОНОВ

Подготовительные работы. При проведении уклонов подготовительные работы в основном заключаются в устройстве приемных площадок, которые могут быть трех типов.

Первый — у сопряжения уклона расширяется откаточный штрек и настилается дополнительный рельсовый путь (рис. 5.3,а). На этом рельсовом пути устанавливается состав порожних вагонеток и производится обмен груженых вагонеток на порожние.

Второй — под уклоном проходят выработку и бункер. Разрушенная порода в бункер доставляется конвейером или скипом (рис 5,3,6). Из бункера породу грузят в вагонетки, которые маневровой лебедкой перемещаются на откаточную выработку.

Третий — уклон пересекает откаточная выработка (рис. 5.3,в). Бункер и обгонная выработка размещаются между откаточной выработкой и камерой подъемной лебедки.

Рис 5.3. Приемная площадка уклона

а при транспортировании горной массы в вагонетках: 1 лебедки  подъемные; 2 предохранительные  барьеры;   3вагонетки; 6при транспортировании горной массы в скипах: 1 бункер (гезенк), 2 — подъемная лебедка; 3 — вагонетка; 4 скип; в — с обгонной выработкой: 1 подъемные лебедки; 2—конвейеры; 3 рельсовый путь

Для подъемных лебедок сооружается камера, которая соединяется с уклоном канатным ходком, а с откаточной выработкой ходком.

Разрушение породы. Выбор оборудования для бурения шпуров производится в зависимости от площади поперечного сечения и угла наклона выработки.

Основные положения по выбору оборудования в зависимости от угла наклона выработки приведены в табл. 5.1.

При проведении выработок буровзрывным способом выбор ВВ и СВ, расчет параметров буровзрывного комплекса (расход ВВ, конструкция, число, глубина и схема расположения шпуров) производится по формулам, применяемым при расчете буровзрывных работ в горизонтальных выработках.

Бурение шпуров в мягких и средней крепости породах производится ручными электросверлами, а в крепких породах перфораторами. В выработках с углом наклона до 10° применяют бурильные установки БУР-2, БУЭ-2 и другие с дополнительными маневровыми лебедками.

Погрузка породы производится погрузочными машинами и скреперными установками. Погрузочные машины типа ПНБ с нагребающими лопатами на гусеничном ходу применяют в выработках с углом наклона до 10°, а при наличии дополнительных лебедок до 15е.

Для погрузки породы в выработках с углом наклона более 10° ДонУГИ и ЦНИИподземмаш произвели частичное изменение конструкции машины 1ПНБ-2, в которой введен узел прицепного устройства, увеличены борта конвейера, модернизированы тормозной фрикцион и нагребающие лапы. Для удержания машины от сползания применена лебедка 1ЛП со скоростью каната до 0,2 м/с и тяговым усилием 20 Н. Новая машина ПНБ-2у позволяет проводить выработки сверху вниз с углом наклона до 18°.

Уклонная погрузочная машина ППМ-4у (рис. 5.4) отличается от базовой машины ППМ-4э наличием механизма обратного хода — лебедкой, установленной в задней части рамы. На барабан лебедки наматывается канат, другой конец которого закреплен за якорь.

Рис.   5.4.   Погрузочная  машина  ППМ-4у с  предохранительной  лебедкой: 1 —механизм  обратного  хода;   2 —канат;   3 — блок;   4 —распорная  стойка

Комплекс (рис. 5.11) предназначен для проведения выработок с углом наклона до 25°. Бурение шпуров производится ручными сверлами или перфораторами, а погрузка породы скреперной установкой СКУ-1 в вагонетки УВГ-2,5.

Рис. 5.11. Комплекс оборудования с погрузкой породы скреперной установкой:

1 — скреперная установка СКУ-1; 2 — вагонетка, 3 — предохранительный барьер;

4 — став вентиляционных труб, 5 — сходни, 6 — временная крепь, 7 — насос

Комплекс (рис. 5.12) разработан КузНИИшахтстроем. В этом комплексе применена буропогрузочная машина «Сибирь» с транспортированием породы конвейерами СР-70 и 1ЛУ-100.

Рис.   5.12.   Комплекс  оборудования  с  буропогрузочной  машиной   «Сибирь»

1 — машина «Сибирь»; 2 — конвейер СР-70; 3 — предохранительный барьер,

4 — став вентиляционных труб, 5 — временная крепь

Установка рамной крепи

Крепежные рамы следует устанавливать строго перпендикулярно продольной оси выработки.

Выработки с углом наклона до 12° следует крепить так же, как и горизонтальные.

При креплении выработок, проходимых с углом наклона свыше 12°, необходимо устанавливать опорные рамы и в особых случаях распорки между крепежными рамами.

При угле наклона выработок до 25° расстояние между опорными рамами должно быть не более 10—12 м.

При угле наклона выработки свыше 25° расстояние между опорными рамами не должно превышать 4—6 м.

При проходке выработки в сползающих породах рамы следует устанавливать с некоторым наклоном (3—10°) в сторону, противоположную сползанию.

Устройство заградительного барьера

На расстоянии 10—15 м от забоя необходимо устраивать заградительный барьер для защиты от сорвавшихся вагонеток (скипов).

При подъеме грузов по наклонным выработкам наибольшая скорость движения не должна превышать: в вагонетках — 3,5 м/сек, в скипах —5 м/сек.

Рис. 13. Заградительный барьер

Устройство людских ходков

Наклонная выработка, по которой откатывают вагонетки, должна иметь людской ходок высотой не менее 1,8 м и шириной не менее 0,7 м с обязательным ограждением, сделанным из прочно укрепленных стоек, обшитых со стороны рельсов горбылями или досками.

 

 

Рис. 15 . Общий вид людского ходка в наклонной выработке

В зависимости от угла наклона людские ходки оборудуют:

– перилами (при угле до 15°);

– сходнями со ступеньками и перилами (при угле до 30°);

– лестницами со ступеньками и перилами (при угле свыше 30°).

Передвижение людей по подъемному отделению и переход через него разрешаются только во время остановки подъема и при закрытом барьере.

Способы водоотлива

В зависимости от притока воды применяют два способа водоотлива: 1) в подъемных сосудах – в случае притока воды до 5-6 м3/час; 2) при помощи насосов – в случае притока воды свыше 5-6 м3/час.

В первом случае воду в подъемные сосуды подают переносными насосами типа НПП-1.

Во втором случае воду откачивают при помощи высоконапорных насосов на поверхность или к месту стационарной насосной установки.

В выработках, пройденных под углом наклона свыше 10—12°, насосные установки монтируют на специальных металлических рамах или переносных полках, располагая насос горизонтально. Для облегчения передвижения насосных установок в выработке насосы можно монтировать на специальной тележке и передвигать по рельсовому пути лебедкой. Тележку во время работы насоса необходимо закреплять к рельсам специальными затяжными снобами.

             

Рис. 16. Водоотлив  в вагонетках

Рис. 17 . Расположение насоса на передвижной тележке

Наращивание бортов вагонетки и прицепные устройства

Для увеличения объема кузова вагонеток, применяемых в наклонных выработках, можно наращивать борта (рис. 18). Вагонетку следует наполнять породой ниже борта не менее чем на 10 см.

Для повышения устойчивости вагонетки при угле наклона выработки свыше 150 канат необходимо прицеплять к специальному приспособлению – контрцепи (рис. 18).

Подъемные канаты для ручного и механического подъема при навеске должны иметь запас прочности: для подъема и спуска людей и грузов —7,5; для подъема и спуска грузов — 6,5.

Все подъемные канаты перед навеской должны быть испытаны  на канатно-испытательных  станциях.

Стержни, предохранительные цепи и прицепные устройства подъемных (проходческих) установок, а также проушины должны иметь 4-кратный запас прочности.

Рис. 18 . Наращивание бортов вагонетки

Рис. 19 . Прицепные устройства

Предохранительные приспособления

Вагонетки и платформы, оставляемые на наклонном пути, должны быть надежно закреплены (рис.20, 21)  и  прицеплены к тяговому канату.

Вагонетки должны иметь предохранительные приспособления, препятствующие скатыванию вагонеток при обрыве каната или сцепки         (рис. 22 и 23).

Рис. 20. Закрепление вагонеток на наклонных путях с

помощью «башмаков»

Рис. 21. Стационарные ловители

Рис. 22. Навесной ловитель в виде упорной вилки

Рис. 23. Навесной ловитель в виде крючьев

Проходка наклонных восстающих комплексами типа КПН.

Данным комплексом проходят восстающие с углом наклона от 30 до 60° и длиной до 120 м (рис. 21.11).


Комплекс оснащен двумя бурильными агрегатами АБ-2, которые имеют стреловидные манипуляторы и перфораторы ПР-30К на канатно-поршневых податчиках. С помощью комплекса производится спуск-подъем людей, материалов и оборудования, создается рабочее место в призабойной зоне, снабжение сжатым воздухом и водой через став монорельса. Проветривание забоя после взрывных работ осуществляется в течение часа воздушно-водяной смесью (аналогично комплексу КПВ). Порядок ведения горнопроходческих работ аналогичен типовому при применении комплекса КВП.
При углах наклона от 30° и более отбитая в забое порода под действием собственного веса и силы взрыва доставляется к горизонтальной выработке, где грузится скреперной установкой или вибропитателем в вагонетки.

Проходка восстающих скважинными зарядами. Взрыванием скважинных зарядов проходят вентиляционные, материальные, породоперепускные и другие виды восстающих в породах любой крепости и устойчивости (кроме сыпучих). До недавнего времени восстающие с помощью скважинных зарядов проходили только в породах, не требующих крепления. Эксплуатация восстающих, пройденных в слабых породах и закрепленных анкерной крепью с набрызгбетоном по металлической сетке, показала возможность использования их в качестве ходовых в течение длительного времени. Высота восстающего принимается 40—50 м и ограничивается из-за искривления скважин. Отклонение скважин от заданного направления не должно превышать 0,5 м на длине 50 м. Диаметр скважин колеблется от 50 до 200 мм. Для уменьшения величины отклонения скважин в процессе бурения рекомендуется жесткое раскрепление бурового станка на точке забуривания. Практика показала, что меньшее отклонение наблюдается у станков шарошечного бурения при использовании направляющих труб. Скважины бурят снизу вверх или сверху вниз. На нижнем горизонте проходят небольшую аккумулирующую камеру. При высоте восстающего 20—30 м отбойку чаще всего ведут сразу на всю длину скважин. При большей высоте применяют секционную отбойку участками (секциями) длиной 5—10 м и более.

Часть 9

СООРУЖЕНИЕ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК

ПРОХОДКА ВЫРАБОТОК ДНИЩА

К выработкам днища относятся рудоприемные (воронки и траншеи), а также  выпускные выработки - дучки (рис. 1).

1. Проходка воронок

Диаметр верхнего основания воронки обычно составляет 5–10 м. Выпускная часть воронки заканчивается дучкой шириной 1,5–2,5 м.

Технология формирования воронки включает проходку на первом этапе горизонтальной и вертикальной частей дучки до горизонта подсечки.

Рис. 1. Выпускные воронки:    
1 – доставочные выработки; 2 – воронки; 3 – дучка

Диаметр или ширина дучки около 2 м.

Проходка дучек осуществляется мелкошпуровой отбойкой в несколько этапов снизу вверх с сооружением и разборкой на каждом этапе полков для бурения и заряжания шпуров.

После проходки дучки формируют воронку необходимых размеров. Это можно выполнить в несколько этапов мелкошпуровым  способом или бурением вокруг дучки штанговых скважин и взрыванием в них зарядов ВВ за один прием.

Подготовительные выработки и выпускные воронки

Подготовительные выработки и выпускные воронки обычно располагают в породах лежачего бока или в руде на контакте с последними. Выбор того или иного варианта подготовки зависит от ценности руды, стоимости проходки выработок и допустимой величины потерь.

Проходка дучек и приемных воронок

При подземной разработке рудных месторождений отбитая или самообрушенная руда в блоке в большинстве случаев попадает в приемные воронки, которые соединяются рудоспусками (дучками) с выработками горизонта выпуска.

Размеры воронок зависят в основном от высоты целика над выработками приемного горизонта, угла образующей воронки и расстояния между осями выпускных дучек.

Высота целика над выработками приемного горизонта обычно составляет 5—8 м. При угле наклона образующей воронки 50—60° площадь одной воронки колеблется в пределах 30—40 кв.м.

Высота выпускной воронки определяется толщиной целика над приемным горизонтом и длиной дучки. Длину дучки принимают минимально необходимой для придания надлежащей прочной формы предохранительным целикам над выработками приемного горизонта, она составляет 1—1,5 м, считая от уровня кровли выработки выпуска. Таким образом, высота воронок примерно равна 4—5 м.

Особенности проходки дучек

Проходку дучек ведут по стадиям:

вначале в один-два приема проходят горизонтальную заходку на глубину до 2 м,

а затем — собственно дучку (рудоспуск). Последнюю можно проходить двумя способами: мелкими или штанговыми шпурами.

Проходка дучек обоими способами ничем не отличается от проходки восстающих. Поэтому методика расчета проходки дучек по всем проходческим процессам и операциям аналогична применяемой при расчетах проходки восстающих.

Особенностями проходки дучек являются наличие большого числа забоев и более благоприятные условия труда по сравнению с проходкой восстающих (проветривание, сообщение с забоем, доставка инструмента и др.).

Способы оформления воронок

Различают 2 принципиально отличающихся способа оформления воронок:                           • мелкошпуровой                                                                                                                                         • штанговыми шпурами.

Мелкошпуровой способ оформления воронок с               предварительной проходкой восстающего

Образование воронок                               штанговыми шпурами

Предварительная проходка пальцевого восстающего, на который затем производится взрывание обуренных вокруг штанговых шпуров, более безопасна и производительна, однако последующий взрыв имеет достаточно большую мощность, что ведет к растрясанию массива вокруг выработок днища, что ведет к ослаблению последнего.

С возведением полков

Возведение полков является весьма трудоемким процессом, в расширяющейся части воронок к тому же в связи с увеличивающейся площадью обнажения он становится опасным.

С отбойкой с                               магазинированной руды

Бурение и отбойка с оставленной в забое руды позволяет отказаться от проходческих полков, но не решает проблему безопасности работ.

  

Общий недостаток воронкообразного днища вытекает из сущности технологии его оформления: необходимости проведения опасных, трудоемких, дорогостоящих восстающих выработок, поэтому его применяют только в вышеназванных неблагоприятных, либо специфичных условиях очистной выемки.

Образование воронок под целиками имеет некоторую технологическую особенность. Воронки разделывают непосредственно перед разрушением целика на максимально возможной по условию устойчивости площади. Основную часть воронок приходится образовывать одновременно (за 50-150 мс) с обрушением целика. Оформление воронки осуществляется технологией штанговыми шпурами.

Оформление днища для скреперной доставки

Правило оформления днища для скреперной доставки - выработка должна пересыпаться на величину 2/3 ее ширины: больший пересып не позволит осуществлять перемещение по выработке рабочих и заброс за навал скребка (особенно после ликвидации зависания, когда угол откоса становится существенно меньше, порядка 15 градусов), меньший - ограничивает производительность скреперной установки. При этом высота выработки должна быть не менее 1,8 м, а ширина свободного прохода (от навала) - 0,8 м (рис. 2).

Рис. 2. Оформление воронки при скреперной доставке

Рис. 3. Схема к расчету параметров

скреперной выработки

h – высота выработки, м;

а – ширина выработки, м;  

bс – высота отверстия для

свободного прохода руды, м;

α – угол естественного откоса

отбитой руды, град.;

с – ширина навала руды в скреперной

выработке, м.

bс = с×sinα                              (1)

2. Сооружение траншей

При формировании траншеи производят бурение и заряжание скважин из траншейного штрека или орта (рис. 2). После последовательного взрывания зарядов в скважинах, которые имеют веерное расположение, происходит сопряжение траншеи с этими выработками.

Для бурения обычно используются самоходные буровые станки. Ширина траншей на уровне подсечки может составлять 15 м и более. Возможен выпуск руды из траншей с применением скреперной доставки. В этом случае скреперную выработку проходят на 3–4 м ниже почвы траншеи, и ее сопряжение с траншеей формируют аналогично сопряжению воронки с такой же выработкой.

Рис. 4. Выпускные траншеи:

1 – доставочная выработка; 2 – траншея;

3 – траншейный штрек (орт); 4 – дучка; 5 – скважины

После последовательного взрывания зарядов в скважинах, которые имеют веерное расположение, происходит сопряжение траншеи с этими выработками.

Для бурения обычно используются самоходные буровые станки. Ширина траншей на уровне подсечки может составлять 15 м и более. Возможен выпуск руды из траншей с применением скреперной доставки. В этом случае скреперную выработку проходят на 3–4 м ниже почвы траншеи, и ее сопряжение с траншеей формируют аналогично сопряжению воронки с такой же выработкой.

При доставке руды самоходным оборудованием доставочную выработку проходят на уровне почвы траншеи, которую соединяют погрузочными заездами (рис. 5). Их проходят через каждые 10–20 м под углом к оси доставочной выработки.

Рис. 5. Схемы днищ блоков с односторонним (а)
и двусторонним (б) расположением погрузочных заездов для ПДМ:
1 – доставочная выработка; 2 – погрузочный заезд;
3 – целик; 4 – выпускная траншея; 5 – рабочая зона машины;
6 – погрузочно-доставочная машина

При скреперной доставке днище блока с воронками более устойчиво, чем днище блока с траншеями. Это обусловлено соответствующим соотношением долей ненарушенного массива в каждом из данных вариантов.

3. ОФОРМЛЕНИЕ ПОДСЕЧКИ И ОТРЕЗНЫХ ЩЕЛЕЙ

3.1. Формирование подсечки

Для того чтобы в добычном блоке или участке месторождения можно было начать очистную выемку, необходимо создать свободное пространство шириной 2–3 м по всему фронту отбойки, на которое будет отбиваться руда. Такое пространство называется подсечкой.

При разработке мощных рудных месторождений со скважинной отбойкой формируют подсечные камеры. Для этого сначала проходят отрезные щели. Их ориентируют в основном поперек камер. Ширина щелей составляет 4–12 м. Длина отрезной щели равна ширине камеры.

Подсечные камеры формируют над выпускными выработками. В зависимости от технологии отбойки основных запасов блока подсечные камеры могут быть низкими – высотой 4–5 м или высокими – высотой 10–15 м. В первом случае образование подсечки производится одновременно с образованием воронок или траншей путем отбойки дополнительного объема массива над ними. Во втором случае подсечная камера образуется при помощи скважин.

На рис. 6 представлены некоторые способы образования подсечных камер.

Вариант "камера над дучкой" (рис. 6, а) позволяет иметь подсечку до 15 м и применяется при достаточно устойчивых рудах; вариант "закрытый веер" с обрушением массива руды из дучек (рис. 6, б) используется при недостаточно устойчивых рудах для образования подсечки высотой 8–10 м.

При траншейном способе подсечки блока (рис. 6, в) над выработками приемного горизонта последовательно взрывают скважины, пробуренные из подсечных выработок. В результате образуется подсечная камера трапециевидной формы высотой 8–15 м. В зависимости от устойчивости руды траншеи образуют или над несколькими выработками приемного горизонта  (рис. 6, в), или  отдельно над каждой выработкой.

В зависимости от площади обрушаемого массива, устойчивости руды подсечка может быть или сплошной на всей площади блока (рис. 6, б), или только в границах площади отдельных камер с оставлением между ними временных целиков (рис. 6, в). Первый способ применяют при небольшой площади блока (панели) и недостаточно устойчивых рудах.

Рис. 6. Способы образования подсечных компенсационных камер:
а – вариант "камера над дучкой"; б – вариант "закрытый веер";
в – траншейный способ подсечки

Количество подсечных камер и их размеры зависят от допустимой площади обнажения рудного массива и времени сохранения этих обнажений. Работы по образованию подсечки необходимо планировать с таким расчетом, чтобы они заканчивались одновременно с разбуриванием вышележащего массива руды в блоке.

4.2. Формирование отрезных щелей

Отрезные щели образуют вертикальные обнажения и применяются

при отбойке руды вертикальными слоями. Их формируют расширением предварительно пройденного отрезного восстающего последовательным взрыванием зарядов ВВ в скважинах (рис. 5). В зависимости от крепости руды и ширины щели применяют веерное, параллельное и пучковое расположение скважин. В рудном массиве средней и ниже средней крепости применяется веерное расположение скважин, а в рудных массивах выше средней крепости и крепких – параллельное и параллельно-сближенное.

Рис. 7. Образование отрезной щели:
1 – буровые орты; 2 – штанговые скважины;
3 – отрезной восстающий
 

При выборе места расположения, формы и способа образования компенсационных пространств (подсечных камер и отрезных щелей) необходимо учитывать следующее:

– устойчивость вертикальных щелей в 1,3–1,8 раза выше, чем горизонтальных камер, что имеет большое значение при разработке месторождений

в условиях повышенного горного давления;

– увеличение горного давления вызывает необходимость уменьшения размеров горизонтальных подсечных камер;

– при высоком горном давлении и недостаточно устойчивых рудах выполнение горизонтальной подсечки сопряжено с технологическими трудностями;

– качество дробления руды при ее отбойке на вертикальные отрезные щели улучшается за счет использования большего количества энергии взрыва на дробление;

– разбуривание массива руды в блоке при ее отбойке на вертикальные отрезные щели более производительно, так как создаются благоприятные условия для применения самоходной буровой техники.

Часть 10

Вспомогательные работы при проходке горизонтальных выработок

Настилка рельсового пути

Настилку постоянного пути начинают с разбивки оси пути на подошве выработки и установки на стенах выработки реперов с отметкой проектного положения головки рельса. Рельсы весом 24 и 33 кг/м можно укладывать на железобетонных или деревянных, пропитанных антисептиком шпалах.

Строение рельсового пути показано на рис. 1. Шпалы укладывают на расстоянии 700 мм друг от друга на балласте из гравия крупностью 3—20 мм или из щебня крупностью 20—40 мм. Толщину балласта принимают 200 мм при рельсах типа РЗЗ и 190 мм — при Р24; шпалы утапливают в балласт на 2/3 высоты.

Рис. 1. Строение  рельсового пути:

б — верхнее строение;    б — путевой    шаблон;    в — ватерпас;    1 — рельс; 2 — костыль; 3 — рабочие канты рельсов; 4 — шпалы;   5 — подкладка;         6 — реборда колеса; 7 — горизонтальная рейка;   8 — нашивка;   9 — отвес

В сухих выработках допускается также балластировка путей породой, получающейся при проходке выработки, если она не разрушается от действия шахтных вод и рудничной атмосферы и крепость ее не ниже крепости песчанистого сланца. На 1 км одноколейного пути требуется около 350—400 м3 балласта. При ширине колеи 600 мм укладывают шпалы длиной 1200—1300 мм, при ширине колеи 900 мм — длиной 1500—1700 мм. Концы шпал со стороны прохода для людей выравнивают строго по шнуру. Рельсы укладывают на подкладках и пришивают к деревянным шпалам костылями, а к железобетонным — болтами.

Откаточным выработкам придается в сторону откатки груза уклон равного сопротивления, т. е. такой, при котором усилие, затрачиваемое для перемещения груженых вагонеток под уклон, равнялось бы усилию для перемещения порожних вагонов на подъем.

Величина уклона пути выражается именованным числом — в миллиметрах на метр (например, i = 4 мм/м), десятичной дробью i = = 0,004 или знаком °/00 (промилле) — i = 4°/00.

Уклон пути проверяется маркшейдером при помощи ватерпаса (рис. 1, в) и периодически контролируется маркшейдером. Для этого под один конец горизонтальной рейки ватерпаса подбивают пластинку (нашивку), толщина которой соответствует принятому уклону. Например, при обычной длине рейки ватерпаса 2м  и уклоне путей 0,004 толщина пластинок должна быть 8 мм, а при уклоне 0,005—10 мм.

Для проверки уклона ватерпас устанавливают на головку рельса по его длине нашивкой в сторону уклона (обычно в сторону околоствольного двора). Если уклон пути правильный, то отвес, подвешенный на стойке ватерпаса совпадает с отметкой, сделанной по середине его рейки. В противном случае он отклоняется в ту или другую сторону.

Для контроля правильности укладки пути бригада проходчиков кроме ватерпаса должна иметь путевые шаблоны для проверки ширины колеи.

Настилку временного пути производят без балластного слоя отдельными звеньями в виде отрезков рельсов длиной 1—2 м, привариваемых к металлическим шпалам (рис. 1). Когда суммарная длина отдельных звеньев временных путей достигает стандартной длины рельсов, их снимают и настилают постоянные пути. Звенья временных путей между собой соединяют крючками.

Выдвижные рельсы представляют собой обычные рельсы, укладываемые на бок внутри или снаружи ранее настланного постоянного пути таким образом, чтобы реборды колес скатов проходческих машин в конце рельсов постоянного пути переходили на шейку выдвижных рельсов (рис. 2). Выдвигание их производится опущенным ковшом погрузочной машины. Когда рельсы окажутся выдвинутыми на полную длину, на шпалы укладывают звено нормальных рельсов.

Применение выдвижных рельсов значительно сокращает время наращивания пути, что повышает производительность погрузочной машины и скорости проведения выработок.

Рис. 2. Временный путь(а) и выдвижные рельсы (б)

ЗАБОЙКА ШПУРОВ И СКВАЖИН

Согласно Единым правилам безопасности, при глубине шпуров от 0,6 до 1,0 м забойка должна занимать половину глубины шпура, а при глубине шпура более 1,0 м — не менее 0,5 м.

Забойка представляет собой твердый, пластичный, сыпучий, жидкий или комбинированный материал, размещенный в свободной от заряда ВВ части шпура (скважины), обеспечивающий его (ее) замкнутость и не способный воспламеняться от продуктов детонации.

Песчано-глиняная забойка выполняется из влажной смеси одной части песка и двух-трех частей глины. Перед применением песчано-глиняная смесь смачивается водой, тщательно перемешивается и отбивается до получения тестообразной массы, содержащей 15—18 % влаги, из которой затем приготавливаются забоечные пыжи длиной около 0,1 м.

Для улучшения запирающего действия забойки из глины и пес-чано-глинистых смесей на практике применяют шнековые приспособления для приготовления пыжей и перемешивания забоечного материала.

В настоящее время песчано-глиняную забойку как самостоятельный вид забойки целесообразно применять в шахтах, не опасных по газу или пыли.

Простейшим видом гидрозабойки является забойка, получаемая путем заливки воды непосредственно в шпуры (скважины). В этом случае вода располагается над зарядом и в радиальном зазоре между стенками шпура и поверхностью патронов.

Для предотвращения раздвижки патронов ВВ эта забойка применяется в сочетании с запирающей забойкой из водопроницаемых материалов (песка, граншлака и др.), досылаемой до заряда ВВ и имеющей длину не менее 0,3 м (рис. 14.6). Поэтому этот вид забойки получил название двухслойной или комбинированной.

Универсальным видом гидрозабойки является забойка из водо-иаполненных полиэтиленовых ампул (рис. 14.7) с обратным клапаном.

Техническая характеристика ампул

Наружный диаметр ампул после заполнения водой, мм   . .  .  37—38

Толщина стенок, мм                    0,1—0,15

Длина ампулы, мм                     350

Вместимость, мл                    230—240

Ампулы заполняют водой в призабойном участке выработки до начала заряжания шпуров под давлением не более 0,05 МПа.

Для предотвращения раздвижки патронов ВВ и перекрытия радиального зазора между шпуром и поверхностью ампулы (4—12 мм) гидрозабойка из ампул должна применяться только в сочетании с запирающей забойкой из глины или смеси глины с песком длиной не менее 0,25 м (три пыжа). Ампулу с водой следует размещать между зарядов ВВ и запирающей забойкой, плотно прижимая ее к патрону-боевику с одной стороны и поджимая забойкой с другой стороны.

Для полного перекрытия сечения шпура ВостНИИ предложено в водонаполнепные ампулы с обратным клапаном помещать химреагент, состоящий из карбоната натрия, кристаллической щавелевой кислоты и экстракта солодкового корня в отношении 1:1:1. Перед помещением ампулы с водой в шпур патрончик с химреагентом разламывают на 2—3 части.

КНИУИ предложена ампула с компенсирующей складкой, диаметр которой при введении в шпур составляет 36—38 мм, а после расклинивания — 45 мм (рис. 14.8).

Самоудлиняющиеся ампулы ИГД им. А. А. Скочинского обеспечивают запирание заряда ВВ и перекрытие поперечного сечения шпура непосредственно в процессе ее заполнения водой (рис. 14.9). Ампула представляет собой оболочку, изготовленную в виде трубки, один торец которой наглухо запаян, а на противоположном йонце имеется фасонный вырез со встроенным в него обратным клапаном. Фасонный вырез выполняется в виде трубки длиной 0,18—0,20 м, через которую жидкость из водонаполняющего устройства поступает в ампулу. Ампулы выпускаются трех типоразмеров с общей длиной 800, 1200 и 1800 мм (включая длину отростка).

Для создания внутренней забойки оболочка ампулы складывается вдоль продольной оси и вводится в шпур с таким расчетом, чтобы конец отростка выходил из шпура на 20—30 мм.     

Подвеска контактного провода

Контактный провод удерживается зажимами, подвешенными на эластичных оттяжках (рис. 1, б, в), что обеспечивает хорошие условия токосъема. В местах пересечения выработок и прохода через вентиляционные двери контактный провод подвешивают на жесткой подвеске. Расстояние между точками подвеса провода на прямолинейных участках не должно превышать 5 м, на криволинейных— 3 м. Оттяжки с обеих сторон должны быть изолированы.

Типовой контактный провод имеет площадь поперечного сечения 65, 85 и 100 мм2. Контактный провод сечением 65 мм2 применяют при плечах откатки не более 1 —1,5
км и небольшом числе электровозов (от 1 до 3), работающих на этом участке. При  больших длинах откатки и большем числе электровозов применяют контактный провод сечением 85 или 100 мм2.

Рис. 1. Сечение контактного провода (а)

и схемы подвески его при деревянном (б) и бетонном (в) креплениях
выработки: 1— подвес; 2— зажим; 3 — изолятор; 4— оттяжка;

5— крюк; 6 — натяжная муфта

Прокладка труб и кабелей

Трубы и кабели прокладывают в выработках таким образом, чтобы их не мог повредить подвижной состав не только при нормальном движении, но и в случае его схода с рельсов, чтобы они не мешали проходу людей и чтобы обеспечивалось удобство их обслуживания.

Трубы и кабели целесообразно прокладывать в верхней части выработки. Вентиляционные трубы для сжатого воздуха в зависимости от типа крепи выработки можно подвешивать при помощи металлических хомутов и крючьев (рис. 3, а), подвесок (рис. 3, б и в) или металлических штырей (рис. 2, г), заделываемых в крепь.

Рис. 3. Способы подвески труб

Прорезиненные вентиляционные трубы подвешивают на крючках к туго натянутому тросу диаметром 5—6 мм. Для подвешивания этих труб служат имеющиеся на них гребни с отверстиями, через которые продеваются крючки. Для уменьшения провисания труб трос следует закреплять на крепи через 4—5 м. Водопроводные трубы можно прокладывать по подошве выработки, но так, чтобы они не мешали движению людей.

Силовые кабели подвешивают к деревянной и металлической крепи эластично на брезентовой и резиновой ленте или на деревянных кронштейнах.

Маркшейдерское обеспечение. Одной из основных задач геодезическо-маркшейдерской службы является выполнение комплекса работ по геометрическому обеспечению строительства в соответствии с технической проектной документацией, утвержденной в установленном порядке.

При ведении горных работ геодезическо-маркшейдерская служба обеспечивает:

контроль соответствия строительства проектам, календарным планам, объемами скоростям;

задание проектных направлений и уклонов сооружению;

систематическую проверку направления, уклона, профиля и размеров сооружения;

выполнение ежемесячных маркшейдерских замеров и контрольный учет объемов выполненных работ;

ведение установленного обязательного комплекта геофизической и маркшейдерской документации и пополнение этой документации в установленные сроки.

О всех отклонениях от технической документации, маркшейдерская служба дает указания линейному персоналу, которые заносятся в «Журнал геодезическо-маркшейдерского контроля».

Освещение при проходке выработок.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ СРЕДА ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ

Под предохранительной средой понимают специально создаваемую в призабойном участке выработки перед взрыванием шпуровых зарядов полидисперсную газовзвесь для превращения ее в невзрывчатую систему.

1. Водораспылительные завесы

Водораспылительные завесы создают путем распыления воды из размещенных определенным образом в призабойном участке выработки полиэтиленовых сосудов взрывом специального заряда ВВ.

Для создания завесы применяют стандартные полиэтиленовые сосуды с полезной вместимостью 20 и 30 л. Первые подвешиваются в выработке, а вторые укладываются на почве (рис.   ). Полиэтиленовые сосуды должны иметь ширину в сложенном виде 480— 520 мм (диаметр 320—350 мм), длину 500—600 мм — при вместимости 20 л и 700—800 мм — при вместимости 30 л. Толщина стенок сосудов должна быть 0,10±0,02 мм.

Для распыления воды применяется патрон угленита Э-6 или ВВ типа 12ЦБ массой 0,2 кг. Для распыления воды из сосудов вместимостью 30 л используются патроны СП-1, ионит.

Заряды ВВ в сосудах с водой должны располагаться следующим образом: в подвешенном.— вертикально в центре сосуда так, чтобы толщина слоя воды со всех сторон заряда была одинакова, в укладываемых на почву выработки — в центре, на дне сосуда. В последнем случае патрон ВВ должен укладываться параллельно забою выработки. Допускается нахождение заряда в сосуде с водой не более 30 мин. В случаях, когда не представляется возможность выполнить это требование, должны быть приняты меры для предотвращения проникновения воды в заряд ВВ.

Сосуды подвешивают с помощью шпагата или взрывного магистрального провода к крючьям, прикрепленным к элементам крепи. Разрешается подвешивать пустые сосуды с последующей заливкой воды через прорезанные в верхних частях сосудов отверстия.

Допускается в отдельных случаях осуществлять подвеску сосудов без крючьев, т. е. непосредственно к элементам шахтной крепи. Снаряженные полиэтиленовые сосуды для создания водораспылительных завес обладают высоким дробящим действием. Поэтому запрещается укладывать их на рельсах, рештаках, транспортере, на. полках или подмостках.

Введение заряда ВВ в сосуд, залитый водой, должно осуществляться только мастером-взрывником после окончания всех операций по заряжанию шпуров перед началом монтажа взрывной Дели.

Сосуды вдоль оси выработки могут располагаться л один или два ряда, т.е. в одной или двух плоскостях поперечного сечения выработки (рис.    ).

Двухрядная завеса называется локализующей, так как она способна не только флегматизировать рудничную атмосферу, но и локализовать возникшие у забоя выработки небольшие (до 5 м3) очаги воспламенения. Локализирующую завесу необходимо создавать в следующих наиболее опасных условиях угольных шахт:

при сотрясательном взрывании в подготовительных выработках;

при наличии на расстоянии до 20 м от забоя выработки суфлярных выделений метана;

при взрывании зарядов по углю на пластах с относительным метановыделением более 10 м3 на  1 т суточной добычи;

при взрывании по породе на вторую открытую поверхность при относительном метановыделенин более 10 м3 на 1 т суточной добычи.

При использовании водораспылительных занес врубовые шпуровые заряды должны инициироваться электродетонаторами с замедлением не менее 25 и 30 мс (по номиналу) в выработках с одной открытой поверхностью пли ниже 25 и 15 мс (по номиналу) в выработках с двумя открытыми поверхностями. Допускается применять как в сосудах, так и во врубе электродетонаторы мгновенного действия (нулевой серии замедления) или первой серии замедления в следующих случаях:

при взрывной отбойке горной массы с использованием ВВ V или VI классов предохранительности;

при создании в призабойном участке двухрядной завесы независимо от типа ВВ, применяемых для взрывания.

При определении схемы расположения сосудов в каждом ряду необходимо руководствоваться следующими размерами зоны эффективного действия завесы: по вертикали (высоте выработки) 2,0 м—для сосудов, уложенных на почве, и 3,5 м—для подвешенных сосудов.

При этом сосуды первого ряда должны располагаться на расстоянии 1,5 м от забоя, подготовленного к взрыванию, и от боков выработки. Причем при взрывании по породе на вторую открытую поверхность сосуды первого ряда должны располагаться в опережающей полости (рис.   ). При этом подвешенные сосуды должны располагаться от кровли выработки на  расстоянии не более  1,5 м.

Сосуды с водой в одном ряду по ширине выработки и между отдельными рядами следует располагать на расстоянии до 3,5 м друг от друга.

При взрывных работах по нарушенному массиву рекомендуется первый ряд сосудов располагать на расстоянии не более 1,0 м от забоя, а второй — на 2,0—2,5 м от первого. Кроме того, при наличии опережающей полости высотой 0,4 м и площадью поперечного сечения 0,3 м2 и более один из сосудов с водой должен укладываться в ней, а при меньших размерах полости места подвески (укладки) сосудов должны обеспечивать проникновение воды в видимые пустоты.

Удельное количество воды в каждом ряду завесы должно приниматься равным 4 л на 1 м2 площади поперечного сечения выработки в месте расположения сосуда.

Схема расположения сосудов с водой в призабойном участке выработки и применяемые для распыления воды взрывчатые материалы указывают в паспорте БBP.

В верхних и средних нишах лав, а также в нарезных выработках, проводимых по углю на пластах пологого падения мощностью до 2,0 м, количество воды на забой для каждого взрывания определяется по допустимому расстоянию между центрами сосудов равному 3,5 м. В этом случае должны применяться полиэтиленовые сосуды емкостью 20 или 30 л, укладываемые на почве выработки в одни ряд. В нишах, проводимых по пластам мощностью более 2,0 м, необходимое количество и емкость сосудов, а также общий расход воды на взрывание принимаются такими же, как и для подготовительных выработок, т. е. удельное количество воды принимается из расчета не менее 4 л/м2 площади поперечного сечения забоя.

В угольных шахтах водораспылительные завесы должны применяться в следующих условиях.

1. При проведении тупиковых подготовительных выработок:

по углю или по углю и породе на пластах, опасных по пыли, независимо от их газообильности;

по углю или по породе на пластах, опасных по газу, при относительном выделении метана более 10 м3 на тонну суточной добычи по участку, в том числе на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа;

по углю или по породе при наличии в призабойном пространстве (на расстоянии до 20 м от забоя) суфлярных выделений метана;

по выбросоопасным породам;

по крепким пустым породам с коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова 5 и более, где возникает необходимость применять непредохранительные ВВ и отмечается выделение метана.

  1.  В   нарезных  выработках  и  особо  опасных  нишах  очистных
    забоев, а также в рассечках щитовых забоев, проводимых на пластах, опасных по газу и пыли.

  1.  В опережающих полостях большого диаметра  (200 мм и более), в которые выделяется метан и заполнение которых забоечным материалом затруднительно  (в случаях, когда создание водораспылительных  завес в  указанных   условиях   невозможно,   запрещается образование таких полостей в выработке).

2. Водовоздушные завесы

Предохранительные среды, создаваемые взрывным способом, не могут надежно предотвращать воспламенение метановоздушной смеси от выгорающих зарядов ВВ и других источников с временем действия более одной секунды. В связи с этим МакНИИ разработаны водовоздушные завесы длительного действия двух видов: высоконапорные (форсуночные) водяные завесы; завесы с помощью водо-эжекторной установки.

Высоко напорные водяные завесы (рис.     ) создаются распылительными устройствами типа РЗ-7, соединяющими семь зонтичных форсунок в одном корпусе. Эти распылители располагаются под определенными углами на трубчатом коллекторе, имеющем дуговую или прямолинейную форму.

Техническая характеристика распылителей РЗ-7 и создаваемых ими завес

Рабочее давление воды, МПа  >1,0

Расход воды, л/с  0,25—0,28

Площадь факела    завесы,  м2  1,3—1,5

Эффективная длина факела, м  3,5

Дисперсность воды в завесе, мкм  < '00

Диаметр выходных отверстий,  мм  2,0—3,0

Габаритные   размеры   (диаметрХДлина),  мм    .    .70X40

Масса распылителя РЗ-7, кг  <0,35

Для создания эффективной водовоздушной завесы при шпуровом методе взрывания необходимо определять: минимальный расход воды; количество распылителей; горизонтальные и вертикальные углы наклона распылителей в коллекторе.

Высоконапорные завесы длительного действия предназначены для предотвращения взрывов газа и пыли при взрывных работах в забоях:

тупиковых подготовительных выработок, проводимых по углю или по породе и углю;

верхних и средних ниш;

выработок, проводимых по завалам;

скважинных зарядов (торпедирование) для разупрочнения труднообрушаемой кровли.

При монтаже и обслуживании форсуночных завес необходимо иметь в виду, что эти установки эффективно работают только при высоком давлении воды, требуют тщательную ее очистку от механических примесей из-за малых размеров отверстий в распылителях и имеют ограниченную дальнобойность.

Для создания водовоздушпой завесы с помощью энергии сжатого воздуха при низконапорпом давлении воды следует применять водоэжекторную установи у типа ВЭУ-600, которая включает пневматический распылитель ПВФ-2, состоящий из пяти распылительных насадок и установленный в специальном эжекторе или без такого эжектора (непосредственно в выработке).

Водоэжекторная установка ВЭУ-600 у забоя тупиковой выработки располагается у конца вентиляционной трубы на расстоянии 0,5—1,0 м от верха и 6—7 м от забоя (рис.     ).

Техническая характеристика ВЭУ-600

Рабочее давление воды, МПа  >0,3

Рабочее  давление  сжатого  воздуха,  МПа    .            >0,25

Минимальный расход воды, на  1  м выработка л/с    . 0,2

Расход сжатого воздуха, м3/'с              . 0,06—0,08

Дисперсность  завесы,   мкм          ... 80—200

Диаметр факела завесы, м  <3,5

Длина факела завесы, м  <12

Количество эжектируемого воздуха, м3/с  1,7—2,0

Скорость воздушного потока на выходе, м/с   .   .    7-8

Габаритные  размеры    (диаметр - длина),  мм    .    600х850

Масса установки, кг                  35

Диаметр выходных сечений сопел распылителя, мм ..  10-14

Каждая распылительная насадка обеспечивает создание факела водовоздушной завесы площадью 2,5 м2, а общая площадь факела ПВФ-2 составляет 12,0—12,5 м2.

Для подачи воды и сжатого воздуха к распылителю используются прорезиненные шланги с внутренним диаметром не менее 20 мм.

Водоэжекториую установку рекомендуется применять:

а) при взрывании шпуровыми зарядами:

в тупиковых подготовительных выработках, проводимых по углю или по углю и породе, площадью сечения до 12 м2;

в верхних и средних нишах очистных выработок;

в подготовительных выработках площадью сечения до 12 м2, проводимых по завалам;

б) при взрывании скважинными зарядами (торпедирование) для
разупрочнения труднообрушаемой  кровли  и для других целей   (пы
леподавлепия).

3. Высокократная воздушно-механическая пена

Пена представляет собой ячеистую среду, состоящую из пузырьков воздуха, оболочкой которых является водный раствор пенообразователя.

Идея способа создания предохранительной среды заключается в том, что перед взрыванием шпуровых зарядов ВВ призабойный участок выработки заполняется высокократной пеной.

Для создания предохранительной среды разработан способ дистанционного заполнения призабойного участка выработки высоко-кратной пеной, основным звеном которого является иепогенератор с кольцевым зазором 10—15 мм между пакетом сеток и цилиндрическим корпусом.

Предложено два типа пеногеператора с кольцевым зазором: ПГЗ-1 (конструкция МакНИИ) и ПГП-В (конструкция Карагандинского отделении ВостНИИ). Принципиальное отличие их друг от друга соеiопт в том, что в пепогенераторе ПГЗ-1 распыление пенообразующего раствора осуществляется винтовой форсункой перпендикулярно к пакету сеток, а в ПГП-В — щелевой форсункой параллельно пакету сеток. Способ дистанционного формирования предохранительной среды показан на рис.       .

Пеногенераторы ПГЗ-1 и ПГП-В должны содержать пакет из двух сеток, установленных в корпусе на поперечной оси с непрерывной фиксацией кольцевого зазора.

Сетки могут быть льняными или капроновыми с размером ячеек от 1,5X1,5 до 4,0X4,0 мм и должны располагаться в пакете па расстоянии 10—15 мм друг от друга.

Для получении водного раствора пенообразователя необходимой  концентрации  следует  применять  в  комплекте  с  пеногешратором ПГЗ-1 пепосмеситель ПС-2,5, в комплекте с пеногенератором ПГП-В—ЭС-В.

При отсутствии водопроводного става с необходимым давлением воды раствор преобразователя может готовиться в отдельном резервуаре и насосом типа ВИМ-18 или сжатым газом подаваться на распылитель пеногенерагора.

Для получения высокократной воздушно-механической пены в шахтах при взрывных работах следует применять пенообразователь ПО-1 или ПО-1А («Прогресс»).

При применении пены в режиме длительно действующей среды, т. е. при повторном заполнении призабойного участка выработки пеной после взрывания или когда нарушена взрывая сеть и не последовало взрыва, возникает необходимость в гашении пены (естественная усадка равна примерно 0,7 м/ч).

При использовании препаратов КНШ или КАВ-1 гашение пены необходимо осуществлять разбрызгиванием их из эластичных сосудов, имеющих в крышке 2—3 отверстия диаметром 1 мм (расход пеногасителя на 1 м3 пены составляет: для КНШ — 3 см3;, для КАВ-1—0,5 см3).

Порядок применения пены регламентирует Инструкция по применению воздушно-механической пены для создания предохранительной среды при взрывных работах в тупиковых выработках угольных шахт.

Для получения высокократной пены и надежного заполнения ею призабойного участка выработки необходимо обеспечить следующие условия:

а) пеногенератор должен располагаться не далее 150 м от забоя;

б) пенообразующий  воздухопровод должен  состоять  из  целых
вентиляционных труб, соединенных заводскими хомутами, и в призабойной части быть подвешенным у кровли выработки.

Часть 11

ПРОВЕДЕНИЕ ВЫРАБОТОК В НЕОДНОРОДНЫХ ПОРОДАХ

1. Проведение горизонтальных выработок

Способы проведения (штреков). Если при проведении штрека по углю площадь забоя по углю меньше площади поперечного сечения штрека, то производят подрывку породы (кровли или почвы или одновременно породы кровли и почвы). Особенно много породы подрывается в выработках большого поперечного сечения, проводимых по тонким и весьма тонким пластам.

Рис. 126. Проведение штреков в неоднородных породах:

а — узким забоем;  б — широким забоем; 1 — штрек; 2 — раскоска; 3 — косовичник   (а — ширина штрека, м; b — ширина  раскоски,  м; с — ширина косовичника, м; т — мощность пласта угля, м; h — высота штрека, м.)

В таких условиях проведение штреков можно осуществлять сплошным забоем (без разделения выемки угля и породы) и сложным забоем (с раздельной выемкой угля и породы).

Преимуществом проведения штреков сплошным забоем является более простая организация труда, а недостатком — потеря угля.

При проведении штрека сложным забоем организация работ усложняется вследствие наличия двух самостоятельных забоев — по углю и по породе. Преимущество этой схемы — снижение потерь полезного ископаемого. Сначала вынимают уголь, как менее крепкую породу, а затем при наличии двух обнаженных плоскостей вынимают породу. Получаемая порода от подрывки может выдаваться на поверхность или помещаться в выработку, проводимую по углю сбоку штрека в так называемую раскоску. Поэтому различают два способа проведения штреков по углю с подрывкой породы:

узким забоем, при котором уголь вынимают на ширину штрека (рис.  126, а),   а  породу  выдают  на  поверхность;

широким забоем, при котором ширину забоя по углю принимают больше ширины выработки (рис. 126, б) на величину, необходимую для размещения в раскоске породы от подрывки с учетом увеличения ее объема вследствие разрыхления.

При проведении штреков узким забоем с помощью комбайнов или буровзрывным способом с применением погрузочных машин по сравнению с широким забоем обеспечивается высокая скорость проведения, большая устойчивость выработки и при больших сроках службы меньшие затраты на поддержание выработки. Основным недостатком проведения штреков узким забоем является выдача породы на земную поверхность, которая на шахтах Донбасса составляет в среднем Vg от выдаваемого угля.

Выдача породы загружает шахтный транспорт и подъем, что занимает много рабочих на поверхности шахты и под землей, а это, в свою очередь, сдерживает скорость роста добычи угля и производительность  труда.

Преимуществом проведения штреков широким забоем является то, что порода от подрывки оставляется в шахте. При этом получается большая попутная добыча угля. Недостатками проведения штреков широким забоем являются: меньшая скорость подвигания забоя (при существующей механизации); значительно более сложная организация проходческих работ; большая трудоемкость укладки породы в  раскоску;  ухудшение  условий  поддержания штреков.

Вблизи очистных работ крепь штреков воспринимает неравномерное по контуру, большое по величине и во времени горное давление. Поэтому крепь штреков должна быть прочной, обладать необходимой податливостью (особенно при сплошной системе разработки) и быть легко извлекаемой для повторного использования при погашении штреков.

Учитывая значительную осадку кровли после выемки угля в лаве, высоту штреков при их проведении нужно принимать на 30—40% от мощности пласта большей по сравнению с необходимой. Эта дополнительная высота будет поглощена при обрушении пород в лаве и осадке кровли на крепь штрека. В этом случае податливость крепи должна соответствовать возможной осадке кровли.

Для откаточных штреков наиболее целесообразной является арочная податливая крепь из спецпрофиля и смешанная: железобетонные пустотелые податливые стойки прямоугольного сечения и металлические верхняки.

Место расположения подрывки боковых пород определяется с учетом угла падения пласта, крепости пород почвы и кровли пласта и удобства погрузки угля в вагонетки или на конвейер из выработок, проводимых по пласту выше или ниже штрека. Уголь из этих выработок должен поступить в вагонетку или на конвейер без дополнительных подъемных или других приспособлений. Кроме того, желательно, чтобы пласт полезного ископаемого, пересекаемый штреком, занимал в сечении его наибольшую площадь. С точки зрения удобства погрузки угля наиболее благоприятной является подрывка пород почвы пласта (нижняя подрывка).

При углах падения пласта до 10—12° кровля обычно не подрывается и верхняк крепежной рамы располагается параллельно ей (рис. 127, а).

При углах залегания пластов 12—25° угол падения не является решающим для выбора места подрывки породы. В этом случае может подрываться почва или кровля пласта или то и другое вместе (рис. 127, а и б). В большинстве случаев производят подрывку пород почвы пласта. При углах падения пласта 25—55° наиболее распространенной является подрывка почвы и кровли пласта (рис. 127, в), так как в данном случае пласт занимает в площади поперечного сечения штрека наибольшую площадь и объем подрываемой породы сокращается.

Рис. 127. Способы подрывки пород при проведении штреков:                    

 а — подрывка почвы; бив — подрывка кровли  и  почвы;                                                                      г — подрывка почвы при крутом падении пласта

При углах падения пластов более 55° наиболее целесообразна подрывка почвы пласта (рис. 127, г), потому что при этом способе подрывки устраняется нарушение пород кровли, и следовательно, получается наибольшая гарантия устойчивости выработки.

Проведение штреков узким забоем

Проведение штреков узким забоем можно осуществлять с совместной выемкой угля и породы и с раздельной выемкой угля и породы. Совместная выемка угля и породы производится в том случае, когда необходимо увеличить скорость проведения выработки, а мощность угольного пласта мала настолько, что не оправдывает средств и времени, затрачиваемых на раздельную выемку и выдачу угля.

Техника, технология и организация работ по проведению выработки при совместной выемке не будет по существу отличаться от проведения выработки по однородным породам.

Совместная выемка угля и породы чаще всего встречается при проведении штрека комбайном по пласту угля с мягкими боковыми породами (f менее 4 по шкале проф. М. М. Протодьяконова).

Проведение штреков при пологом и наклонном падении пластов.

При раздельной выемке и выдаче угля и породы штреки проводят по двум схемам: угольный забой не опережает породного забоя; угольный забой опережает породный забой на 1,5—7,0 м.

Сущность проведения штреков по первой схеме заключается в том, что после выемки угля производится выемка породы на такую же глубину; выемка породы облегчается наличием дополнительной обнаженной плоскости. Эта схема отличается простотой ведения горных работ, так как рабочее место является общим для обоих уступов и все работы по углю и породе сосредоточены в одном месте. Недостатком данной схемы является невозможность полного совмещения работ по углю и породе.

Цикл работ при проведении узким забоем слагается из выемки угля, подрывки боковых пород, крепления штрека и настилки путей.

Выемку угля ведут в основном буровзрывным способом, при слабых породах кровли или большей газообильности угольного пласта — отбойными молотками. Бурение шпуров по углю производят ручными или колонковыми (при крепких углях) электросверлами. В шахтах, опасных по газу или пыли, с развитым пневматическим хозяйством применяют пневматические сверла.  Одновременно в  работе может находиться от 1 до 3 сверл.

Рис. 128. Выбуривание забоя по углю: а — буровая коронка КБ; б — схема выбуривания забоя по углю;  1 — обод толщиной 5—8 мм и шириной 80 мм;                           2 — ступица; 3 — забурник диаметром 42 мм;  4 — съемный резец; 5 — штанга;                 6 — спираль

Число шпуров по углю зависит от площади угольного забоя и крепости угля и определяется расчетом или принимается по данным практики.

Глубину шпуров по углю принимают 1,5—2,5 м в зависимости от принятой организации работ.

Выбор типа взрывчатых веществ производят в соответствии с перечнем ВВ, допущенных к применению в шахтах различных категорий по углю или породе.

Выемку угля отбойными молотками при пологих пластах производят два проходчика, которые сначала в центре угольного забоя делают вруб глубиной 0,6—1,0 м, а затем расширяют в обе стороны до полной ширины забоя по углю.

При высокой газоносности пласта ведение взрывных работ по углю затруднительно. В этих условиях можно применять способ выбуривания угля буровыми коронками диаметром до 600 мм (рис. 128).

Продолжительность выемки угля по сравнению с взрывной выемкой сокращается в 2—3 раза. Скважины бурят в направлении снизу вверх. Целесообразная глубина скважины 2,5—3 м. В зависимости от мощности пласта и диаметра коронки скважины бурят в один или два ряда. Возможна одновременная работа нескольких сверл.

Рис. 129. Схема проведения штрека узким забоем:                                             а — с передачей угля  из  передового угольного забоя с помощью перегружателя;                                                                                         б — с транспортированием угля конвейером по берме

Уголь, оставшийся между скважинами, а также у почвы и кровли пласта,  отбивается  вручную  или с помощью  отбойных  молотков.

Уголь грузят в вагонетки или на конвейер при помощи перегружателей или погрузочных машин с предварительной выдачей его из угольного забоя на подошву штрека.

Сущность проведения штреков по второй схеме заключается в том, что оформляется передовой угольный забой с опережением до 7-10 м.

На рис. 129, а показана схема механизации передачи угля из передового угольного забоя в породный при помощи перегружателя. Для совмещения ряда операций в угольном и породном забоях может быть устроена берма (рис. 129, б) шириной 1—1,5 м, в которой устанавливают конвейер для транспортирования угля из угольного забоя до пункта погрузки его в вагонетки. Для сокращения пролета выработки по углю на берме после переноски конвейера укладывают костры или заполняют ее породой от подрывки.

Подрывку породы производят буровзрывным способом, а при слабых породах — отбойными молотками. Бурение шпуров по породе в зависимости от ее крепости может производиться ручными или колонковыми электросверлами, а также пневматическими бурильными молотками. Для бурения шпуров также применяют бурильное оборудование на погрузочных машинах.

Рис. 130. Схема    расположения   шпуров   при   проведении откаточного штрека раздельным забоем на шахте  «Красная звезда» (Донбасс)

Глубину шпуров по породе увязывают с глубиной шпуров в угольном забое таким образом, чтобы она была кратна величине заходки по углю за полный цикл и обычно принимают от 2 до 4 м. Шпуры по породе располагают параллельно оси выработки. На рис. 130 приведена схема расположения шпуров по углю и по породе при проведении магистрального откаточного штрека на шахте «Красная звезда» в Донбассе.

По углю пласта мощностью 0,6—0,8 м бурили 10 шпуров длиной 2,4 м и 12 шпуров по породе длиной 4 м. В качестве ВВ по углю и породе применяли аммонит ПЖВ-20, в качестве средств взрывания — электродетонаторы мгновенного и короткозамедленного действия с общим временем замедления до 120 мсек.

Погрузку угля и породы производят погрузочными машинами, выбор типа которых необходимо делать с таким расчетом, чтобы она была пригодна для погрузки как угля, так и породы. После уборки горной массы и оформления забоя возводят постоянную крепь и настилают пути. Пространство между породным забоем и постоянной крепью должно быть закреплено временной крепью. Иногда временную крепь не применяют, а штрек непосредственно у забоя крепят постоянной крепью, устанавливая рамы через одну.  Недостающие промежуточные рамы устанавливают и производят затяжку штрека на расстоянии 10—20 м от забоя, где эти работы не мешают выполнению основных операций по проведению штрека.

Чтобы использовать депрессию, создаваемую главным вентилятором шахты, для проветривания забоя во время проведения штрека большой длины, часто параллельно ему проводят просек со стороны восстания пласта. Расстояние между штреком и просеком в зависимости от свойств пород, угля, мощности и угла падения пласта, назначения и срока службы штрека, направления очистной выемки и ряда других факторов составляет 3—20 м, а иногда и больше. Штрек с просеком соединяют печами, проводимыми через 8—50 м по простиранию. Просек, как и печь, проводят, как правило, без подрывки боковых пород. Если просек предполагается использовать для транспортирования груза во время эксплуатации, его проводят с подрывкой породы.

На рис. 131 показана схема проведения параллельных штреков и их проветривания на шахте № 2 комбината Торезантрацит в Донбассе.

Откаточный и вентиляционный штреки проводили по сильно метанообильному пласту мощностью 0,9—1,1 м. Абсолютное газовыделение в проводимые совместно штреки составляло 1,3—2,8 м3/мин. Поперечное сечение откаточного штрека в свету 7,0 м2, в проходке 10,2 мг, вентиляционного в свету 5,4 мг, в проходке 6,5 мг. Расстояние между штреками 15 м, между печами — 80 м. Для проветривания откаточного штрека подавалось четырьмя вентиляторами 623 м3 воздуха в минуту; в вентиляционный — одним вентилятором — 334 м3/мин.

Рис. 131. Схема одновременного проведения спаренных штреков и их проветривания:1 — откаточный штрек; 2 — вентиляционный штрек; 3 — вентиляционные сбойки; 4 — чураковая перемычка; 5 — вентиляторы СВМ-6; 6 — трубопроводы

Проведение штреков при крутом падении пластов. Проведение штреков при крутом падении пласта угля производят только узким забоем. Проведение штреков широким забоем практически исключается в связи с весьма большими трудностями по уборке породы в раскоску при верхнем ее расположении и угля из раскоски - при нижнем ее расположении.

Работы по углю и породе ведут раздельно. Выемку угля производят отбойными молотками, буровзрывным способом или путем его выбуривания.

На рис. 132 приведена схема расположения шпуров в породном забое при проведении штрека по крутому пласту на шахте им. Чеснокова в Донбассе.

Рис. 132. Схема   расположения   шпуров   в   породном  забое при проведении                                                    штрек  по крутому пласту на шахте им. Чеснокова   (Донбасс)

Организация работ при проведении штреков узким забоем

Организация работ в значительной степени зависит от принятой схемы проведения штрека. Большое число проходческих операций при уступном забое усложняет организацию работ и увеличивает затраты времени на вспомогательные операции.

При совместной выемке угля и породы организация работ аналогична применяемой при проведении выработок в однородных породах.

При проведении штреков уступным забоем без опережения уступов возможно лишь частичное совмещение основных проходческих операций по углю и породе. Степень совмещения определяется в значительной степени положением угольного забоя в поперечном сечении выработки.

При проведении штреков уступным забоем с опережением уступов работы по углю полностью совмещают с работами по породе. Для обеспечения независимости работ  в  угольном и породном  забоях целесообразно проводить штрек с бермой. В отстающем породном забое возможно полное совмещение погрузки с бурением шпуров при отвесном их расположении. В угольном забое принимают обычно последовательный порядок выполнения основных проходческих операций.

Для увязки выполнения работ по углю и по породе применяют две основные схемы организации работ:  выполнение двух  заходок по углю за сутки или за две смены и выполнение по одной заходке по углю и по породе с окончанием полного цикла за смену.

Скорость проведения штреков при сплошной системе разработки должна быть не меньше плановой скорости подвигания очистной линии забоя, а при увязке общего режима работ такой, чтобы подготовительные работы не создавали затруднений для работы в лаве.

При столбовой системе разработки проведение штреков осуществляется в организационном отношении самостоятельно и независимо от очистных работ.

На рис. 133 приведен график организации работ с рациональными параметрами.

По графику (рис. 133, а) предусматривается проводить штрек поперечным сечением в свету 7,9 м2 (в проходке 10,6 м2) по пологому пласту угля мощностью 1,75 м с подрывкой пород кровли и почвы c f= 8 по шкале проф. М. М. Протодьяконова (коэффициент подрывки 0,3). Согласно графику за семичасовую смену берут один цикл (две заходки по углю и одна — по породе). Подвигание забоя за цикл 2,8 м. Скорость проведения штрека 180 м/месяц. На указанный объем работ в смену предусматривается 7 проходчиков. Производительность проходчика на выход 5,3 м3 выработки в массиве. По этому графику продолжительность отдельных операций цикла составляет, мин (%):

буровзрывные работы по углю   .  .  . 120 (28,5)

погрузка угля         60 (14,3)

буровзрывные работы по породе  85 (20,2)

погрузка породы        75 (17,8)

крепление  80 (19,0)

Для выполнения указанного графика организации работ предусматривается погрузочная машина ППМ-4м с навесным буровым оборудованием для бурения шпуров по породе и электросверло для бурения шпуров по углю. Проветривание забоя должно осуществляться вентилятором частичного проветривания СВМ-6. Крепление предусматривается металлической арочной крепью из спецпрофиля.

На рис. 133, б приведен график организации работ проведения штрека поперечным сечением в свету 7,9 мг (в проходке 10,6 м2) по крутому пласту угля мощностью 1 м с подрывкой пород кровли и почвы (коэффициент подрывки 0,7). Выемку угля производят отбойными молотками, подрывку пород — буровзрывным способом. В смену берут один цикл. Подвигание забоя за цикл 1,5 м, за месяц 100 м. Проходчиков в смену предусматривается 6 человек. Производительность проходчика на выход 2,65 м3 выработки в массиве.

В табл. 39 приведены примеры, взятые из практики проведения штреков узким забоем при раздельной выемке угля и породы.

Данные практики передовых проходческих бригад показывают, что скорость проведения штреков по неоднородным породам составляет 270—540 м (при нормативах 100 м/месяц), производительность труда проходчика на выход — 0,216—0,36 м, или 2,46—3,01 м3 штрека в массиве.

ПРОВЕДЕНИЕ БРЕМСБЕРГОВ

Для сокращения сроков строительства и реконструкции угольных шахт необходимо значительно повысить скорости проведения горных выработок, особенно бремсберговых. На шахтах-новостройках Донбасса при удельном весе бремсбергов, ходков и сбоек в общем объеме горных работ 10—15% на их проведение затрачивается 15—20% времени строительства шахты в целом. Такое положение объясняется значительной трудоемкостью работ в забоях названных выработок.

Трудоемкости проведения бремсбергов еще более возрастают при строительстве глубоких шахт, где значительно увеличивается газоносность, интенсифицируются явления внезапных выбросов и т. д. В этих условиях при проведении наклонных выработок снизу вверх запрещаются взрывные работы по углю без непрерывного проветривания свежей струей воздуха, усложняется эксплуатация машин и механизмов с электроприводом.

По назначению и сроку службы различают бремсберги капитальные, панельные и участковые (при этажной подготовке шахтного поля). Срок службы капитальных бремсбергов соответствует сроку отработки поля по восстанию, панельных — 5—10 лет и участковых — 2—3 года.

Параллельно бремсбергу проводят один или два ходка высотой не менее 1,8 jh и шириной не менее 1,5 м, которые в период их проведения служат для проветривания, а во время эксплуатации — для вспомогательных целей.

Наиболее распространенной формой поперечного сечения бремсбергов и ходков является сводчатая и трапециевидная. В зависимости от срока службы их крепят металической или деревянной крепью.

Бремсберги и ходки обычно проходят снизу вверх. При сплошной системе разработки участковые бремсберги и ходки иногда проводят в выработанном пространстве.

В шахтах III категории по газу и сверхкатегорных для облегчения проветривания забоя бремсберг и ходок проводят сверху вши, т. е. как уклон.

Для ускорения работ бремсберги значительной длины можно проводить  встречными забоями.

Бремсберги по тонким пластам, как и штреки, проводят узким и широким забоем.

Место подрывки породы выбирают в зависимости от способа транспортирования грузов по штрекам и бремсбергам, устойчивости боковых пород и расположения подрывки в штреке. Чаще всего место подрывки пород в бремсберге соответствует подрывке пород в штреке. Устойчивость бремсбергов лучше при подрывке пород почвы пласта.

Капитальные бремсберги, как правило, проводят узким забоем, что благоприятствует большей устойчивости их при значительном сроке службы.

До начала работ по проведению бремсберга и ходка должны быть выполнены  следующие  подготовительные  работы:

установлены маркшейдером на шахте места рассечек бремсберга и ходка;

штрек в месте сопряжения с бремсбергом должен быть расширен, а для обмена вагонеток необходимо уложить стрелки;

к месту начала проведения бремсберга должна быть проведена электроэнергия, устроены камеры для лебедки, установлены вентиляторы  частичного проветривания.

Проведение бремсбергов по пласту угля

Проведение бремсбергов узким забоем. Узким забоем проводят бремсберги, рассчитанные на длительный срок службы (капитальный и панельный бремсберги). Для придания большей устойчивости бремсбергу его целесообразно проводить с подрывкой пород почвы. Бремсберг и людской ходок проводят независимо один от другого.

Между бремсбергом и людским ходком оставляют целик угля шириной не менее  30 м при капитальном бремсберге и не менее 20 м при панельном или участковом. Для улучшения проветривания в период проведения бремсберг с ходком сбивают через 15—20 м вентиляционными просеками.

Работы по углю и по породе при проведении бремсберга и людского ходка узким забоем в основном аналогичны этим работам при проведении штреков.

Выемка угля в бремсберге и людском ходке производится (в зависимости от его крепости) буровзрывным способом, отбойными молотками, с применением гидромеханизации и комбайнами.

Применение взрывных работ допускается в соответствии с газовым режимом шахты и требованиями Правил безопасности.

Для погрузки и доставки угля из забоя целесообразно грузовой поток сконцентрировать в какой-либо одной выработке, чаще всего в бремсберге. В качестве доставочного механизма главным образом применяют конвейеры, размещая их в бремсберге, людском ходке и в ближайшем от забоя вентиляционном просеке. Погрузка угля на конвейер производится погрузочными машинами (с углом наклона до 8—10°) или вручную. Подрывку породы производят с применением буровзрывных работ.

С целью упрощения общей организации работ и повышения скорости проведения бремсберга на практике часто выемку угля и породы ведут совместным забоем.

Общая схема работ по проведению бремсберга и людского ходка узким забоем показана на рис. 139.

Иногда на практике применяют раздельное транспортирование угля и породы двумя скребковыми конвейерами (рис. 140, а). Существуют способы проведения бремсберга, когда доставка угля и породы из забоя производится без их разделения двумя конвейерами.

По угольным пластам, опасным по газу, где запрещено проведение бремсбергов снизу вверх с применением буровзрывных работ, может успешно применяться проведение с применением гидромеханизации. Опыт ряда шахт-новостроек комбината Ворошиловград-шахтострой показывает, что с применением гидромеханизации обеспечивается высокая безопасность работ и значительно повышаются технико-экономические  показатели.

В общем случае технологическая схема проведения бремсбергов смешанным забоем с помощью гидромеханизации сводится к следующему. После засечки выработки в ней устанавливается гидромонитор и прокладываются желоба. На расстоянии 20—30 м от сопряжения со штреком сооружаются устройства для улавливания гидросмеси и обезвоживания горной массы. К гидромонитору по трубопроводу подводят воду с напором от 60 до 120 am (в зависимости от крепости угля и глубины шахты). Проходческий цикл начинается. с бурения шпуров по породе. Одновременно в забой доставляют крепежные материалы, выполняют передвижку гидромонитора и другие вспомогательные работы. Гидроотбойку и смыв угля ведут заходками глубиной 4—8 м. Угольная гидросмесь направляется в приемные и обезвоживающие устройства, расположенные на штреке. Далее осуществляется буровзрывная отбойка породы и смыв ее на желоба напорной струей воды. После уборки породы на глубину 3—4 м  выработку  крепят   обычно металлическими   арками   с   затяжкой.

Таким образом, технологическая схема проведения бремсберговых выработок гидроспособом предусматривает комплексную механизацию основных трудоемких процессов.

На рис. 140, б приведена схема проведения бремсберга с ходком при применении гидромеханизации. Отбойка угля осуществляется гидромониторами 1, отстающими от забоя на 1,5—2 м, напорная вода к которым подается по трубам 2. Пульпа (смесь воды с углем или породой) щитком 3 направляется на стальные желоба 4 (при малых углах наклона желоба делаются эмалированными), в конце которых устанавливается рештак 5 для обезвоживания пульпы. Пройдя рештак 5, обезвоженный уголь (порода) поступает на конвейер 6, которым доставляется к штреку и грузится в вагонетки или на конвейер,  установленный в штреке.

Породу отбивают также струей воды с предварительным рыхлением взрывом или без него, в зависимости от ее крепости. С применением гидромеханизации способом, показанным на рис. 140, б, проводили бремсберги на шахтах «Мария-Глубокая», «Томашевская-Южная», № 5—13 «Тошковская» и др.

Бремсберги с применением гидромеханизации можно проводить с углом наклона до 45°. Для таких углов наклона применяется гидромонитор ГВД-1. Для предотвращения сползания вниз гидромонитор снабжен распорными стойками, которыми распирается в кровлю и почву. Подача гидромонитора на забой осуществляется совместно с трубопроводным ставом с помощью специального устройства, находящегося в устье бремсберга.

Для проведения бремсбергов и людских ходков по мощному пласту угля (с углом падения не более 10°) или с подрывкой слабых боковых пород могут успешно применяться проходческие комбайны. Комбайном ПК-Зм на шахте «Заполярный» (комбинат Воркутауголь) был проведен бремсберг поперечным сечением в проходке 8,65 м2. Крепили бремсберг анкерной крепью. В смену выходило 8 проходчиков. Производительность проходчика на выход составила 0,955 м. Месячная скорость проведения бремсберга 1205 м. Отбитый уголь из забоя транспортировали скребковым  конвейером.

На шахте «Молодежной» (Карагандинский бассейн) комбайном ПК-Зм пройден бремсберг со скоростью 1359 м/месяц. В смену выходило 16 проходчиков; производительность проходчика на выход составила 0,66 м.

Проведение бремсберга с предварительной выемкой угля на полную его длину применяют при относительно небольшой длине (150—250 м). В этом случае сначала в пределах сечения выработки при помощи нарезного комбайна КН-3 в направлении снизу вверх вынимают уголь (на пластах с углом падения не более 15°) на полную его длину. Отбитый комбайном уголь грузится им на конвейер или неподвижные рештаки, расположенные на почве пласта и наращиваемые по мере подвигания забоя. Выработка крепится временной крепью стойками под распил. Забой проветривается вентилятором частичного проветривания.

После выемки угля подрывают породу буровзрывным способом в направлении сверху вниз. В этом случае целесообразно подрывать кровлю, так как при этом можно использовать взрывонавалку породы на конвейер. В процессе выемки породы бремсберги проветриваются чаще всего за счет общешахтной депрессии.

Проведение бремсбергов широкий забоем. Вопрос о проведении бремсбергов широким забоем решается исходя из тех же соображений, что и при проведении штреков. При этом способе бремсберги могут проводиться с людским ходком и без ходка (так же как и при проведении бремсбергов узким забоем). Проведение бремсберга с людским ходком широким забоем может производиться независимыми забоями (рис. 141, а) или общим забоем по углю (рис. 141, бив).

При проведении независимыми забоями вопрос о расположении раскоски решается отдельно для бремсберга и людского ходка. Раскоска у каждой из них может быть односторонней (рис. 141, а) и двусторонней. Уголь из угольных забоев транспортируется через косовичники. Между бремсбергом и людским ходком проводятся вентиляционные сбойки, необходимые для сокращения длины вентиляционной струи.

Недостатки  этой  схемы:

в результате разбросанности работ необходимо иметь большое количество оборудования;

требуется больше отдельных бригад проходчиков;

для целей вентиляции необходимо между бремсбергом и людским ходком  проводить   вентиляционные   сбойки.

Проведение бремсберга и людского ходка независимыми забоями по углю особенно целесообразно в случае выделения из пласта угля большого количества газа, так как при наличии целика угля между бремсбергом и ходком исключается утечка воздуха при проветривании.

При совместном проведении бремсберга с людским ходком (с общим угольным забоем) возможны две схемы проведения. При первой схеме (см. рис. 141, б) развивается меньшее давление на выработки, так как с одной стороны от каждой из них находится угольный массив. При второй схеме (см. рис. 141, в) при работах вручную легче подавать породу в раскоску и конвейеры не мешают работе в породных забоях.

Способы ведения горных работ в забоях по углю и породе выполняются аналогично изложенным  ранее.

Рис. 141. Схемы проведения бремсберга и людского ходка широким забоем:

1 – бремсберг; 2 – людской ходок; 3 – сбойка; 4 – угольный забой;

5 – породный забой;  6 – косовичник; 7 – конвейер

Проведение  бремсбергов в  выработанном пространстве

В выработанном пространстве бремсберги проводят при сплошной системе разработки и осуществляется это по трем схемам:

когда порода кровли уже обрушилась;

при  остановленном  очистном  забое;

вслед за подвигающимся очистным забоем.

При проведении бремсберга в выработанном пространстве, когда порода уже обрушилась (рис. 142, а), в очистном пространстве в месте будущего бремсберга по его сторонам предварительно выкладывают один или два ряда костров для удержания кровли от обрушения. После отхода лавы на 3—5 м от оси бремсберга приступают к его проведению. Работа заключается в подрывке (обычно подрывается кровля) и выкладке бутовых полос по обеим сторонам бремсберга. По мере отхода лавы от бремсберга условия его проведения ухудшаются, так как все более проявляется давление пород кровли, которое сдавливает костры и уменьшает свободное пространство, предназначенное для размещения подорванной породы. В этом случае часть породы, не помещающейся в выработанном пространстве, приходится грузить в вагонетки и выдавать на дневную поверхность. В дальнейшем кровля может опуститься настолько, что всю породу, полученную от подрывки, придется выдавать на дневную поверхность.

При управлении с частичной закладкой выработанного пространства проведение бремсберга можно организовать несколькими забоями из бутовых штреков, размещая породу от подрывки в этих штреках. Такое проведе