Общий цикл строительства шахтных стволов

Общее понятие  шахтных стволов .

Шахтным стволом  называют вертикальную или наклонную горную выработку круглого или прямоугольного сечения, имеющую непосредственный выход на поверхность и предназначенную для обслуживания подземных работ в пределах всего шахтного поля, его крыла или блока.

Стволы шахт проходят на глубину до 150 м, а в  некоторых случаях до 400 м и  более; площадь поперечного сечения  их составляет от 4 до 20 м2.

Вертикальная  подземная выработка, не имеющая  непосредственного выхода на поверхность, предназначенная для обслуживания подземных работ, называется слепым стволом.

Стволы служат для подъема полезного ископаемого  и пустой породы, спуска и подъема  людей, оборудования и грузов различного назначения.

Через шахтный  ствол осуществляют энергоснабжение  и вентиляцию добычных забоев, водоотлив.

Оборудуют стволы подъемными установками, а по ним  прокладывают электрические кабели, трубы для воды и сжатого воздуха.

К наклонным  горным выработкам относят шурфы  и стволы шахт (когда их ось не вертикальна), а также уклоны, восстающие бремсберги, гезенки, печи, просеки.

Околоствольный  двор — совокупность выработок, служащих для соединения шахтного ствола с  остальными выработками шахты и  размещения некоторых общешахтных производственных служб (водоотлива, электроподстанции, электровозного гаража, склада противопожарного инвентаря).

Исключением являются иногда стволы разведочных шахт и  выработки, проводимые при детальной  и эксплуатационной разведках и  предназначаемые впоследствии для  использования в процессе разработки месторождения.

Процесс перемещения  грузов по стволам шахт называют шахтным  подъемом.

Пирамидальный и воронкообразный врубы применяют  при проведении стволов шахт.

Проходку стволов  ведут шпуровым методом при диаметре до 45 мм или скважинным — при диаметре до 100 мм.

При проходке стволов  круглого поперечного сечения шпуры  и скважины располагают по концентрическим  окружностям, при этом соблюдают  следующие соотношения числа  шпуров в окружностях (за единицу  принято число шпуров в ближайшей  к центру ствола окружности):

При проходке восстающим забоем слепых стволов, соединяющих  выработки на двух горизонтах, применяют  центральную скважину с проходящим через нее стальным тросом для  подвески рабочего полка, с которого ведут буровые работы.

Температура рудничного воздуха отличается от температуры  атмосферного и может изменяться: 1) вследствие нагревания при прохождении  воздуха по горным выработкам, стенки которых имеют определенную температуру; 2) в результате адиабатического  сжатия (при опускании воздуха  по стволу на каждые 100 м происходит повышение температуры на ГС) и  других факторов.

Влажность воздуха  снижают путем устранения капежа в стволе шахты и скопления  воды на почве выработки, устройства ограждения в стволе для сбора  и отвода воды.

1) могут быть  вызваны любым искажением сечения  потока, например: а) внезапным расширением  и сужением; б) вентиляционным  окном; г) поворотом под углом  90°; д) разделением потока; е) слиянием потока; ж) поворотом под углом 90° с одновременным сужением и «прямым кутком» (сопряжение канала вентилятора со стволом) и т.

Лобовое сопротивление  вызывают: элементы армировки шахтных стволов, вагонеток, стоек, расстрелов в шахтном стволе.

Нормы поверхностных  местных утечек воздуха через вентиляционные сооружения следующие: надшахтное здание вентиляционного ствола — 5 %; надшахтное здание ствола или шурфа, оборудованного клетьевым подъемом, — 10 %, оборудованного вспомогательным подъемом - 20 %.

Температура воздуха, как правило, в воздуховыдающих стволах в течение года сравнительно постоянна, а в воздухоподаю-щих значительно меняется.

Летом с повышением температуры на поверхности воздух становится легче, что приводит к  уменьшению естественной тяги по величине, а иногда и направлению при  условии, что плотность воздуха  в воздуховыдающем стволе больше, чем в подающем.

При изохорическом  процессе депрессия естественной тяги /ге всей шахты где //—вертикальная длина столба воздуха наиболее глубокого шахтного ствола, м; р1; р2 — плотность воздуха в столбах; g— ускорение свободного падения.

Для подсчета депрессии  естественной тяги шахты необходимо знать среднее значение температуры  в воздухоподающем и воз-духовыдающем стволах.

При выборе схемы  необходимо строго учитывать требования правил безопасности, особенно запрещение подачи воздуха по скиповым стволам  и наклонным выработкам с конвейерным  транспортом на шахтах, опасных по пыли, выдачи воздуха через зоны обрушения и завалы, соблюдение минимальных  и максимальных скоростей движения воздуха в выработках.

Центральные схемы  проветривания характеризуются  расположением воздухоподающего и воздухоотводящего стволов в центре шахтного поля.

При этих схемах проветривания воздух поступает  по клетьевому стволу, проходит по откаточным выработкам, омывает очистные забои и затем по вентиляционным штрекам выходит в скиповой ствол, в устье которого установлен всасывающий вентилятор.

При этих схемах свежий воздух подается через центральный  ствол и

Типовые схемы  проветривания шахт: а — всасывающая  центрально-сдвоенная; б— нагнетательная центрально-сдвоенная; в — всасывающая центрально-отнесенная; г — нагнетательная центрально-отнесенная; д — фланговая всасывающая; е — фланговая нагнетательная с фланговыми вентиляторами; ж — фланговая нагнетательная с центральным вентилятором; з — фланговая нагнета-телъно-всасывающая; и — комбинированная центрально-фланговая; к — комбинированная секционная; вентиляторы: 1 — всасывающий; 2— нагнетательный выдается через шурфы или стволы, находящиеся на флангах шахтного поля.

При такой схеме  в качестве воздухоподающих стволов используются центральные, а воздухоотводящих — и центральные и фланговые.

Исходящие струи  участков на флангах направляются в фланговые стволы, а исходящие струи центральных участков — на поверхность через второй центральный ствол.

СПОСОБЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ  ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И ШУРФОВ ПРИ  ИХ ПРОХОДКЕ

Шахтные стволы при проходке проветривают с помощью  вентилятора, установленного на расстоянии 20—30 м от устья ствола.

В основном применяют  нагнетательный способ проветривания, при котором направления естественной тяги и отводимого загрязненного  воздуха совпадают и воздух у  стен ствола движется вниз, а в центральной  части — вверх.

Вентиляционная  установка для проветривания  ствола состоит из двух вентиляторов различной мощности, работающих на нагнетание.

При больших  глубинах шахтного ствола целесообразно  применять комбинированный режим  работы этих вентиляторов, т.

При нагнетательном способе проветривание горизонтальных горных выработок осуществляется вследствие перепада давлений, который создается  путем повышения давления воздуха  вентилятором в воздухоподающем стволе.

, а в устье  выдающего ствола оно становится  равным атмосферному.

При всасывающем  способе проветривания необходимый  перепад давлений создается разряжением  воздуха вентилятором в устье  воздуховыдающего ствола.

Грейферный грузчик  подвешивают в стволе шахты на канатах к лебедке, установленной  на предохранительном полке, на высоте 12—15 м от забоя.

После взрывания  шпуров, проветривания и приведения ствола шахты в безопасное состояние  грейферный грузчик опускают лебедкой к забою и оставляют в подвешенном  состоянии на расстоянии 1,5—2 м от породы.

В шурфах и стволах  шахт горная порода перемещается с  помощью специальных подъемных  установок; этот процесс транспортирования  называется подъемом (шахтным подъемом), после которого горная порода перемещается на поверхности в отвалы, бункера  и т.

Транспортирование по шурфам и стволам шахт людей, материалов и оборудования также осуществляется подъемными установками.

Транспортные  операции, которые осуществляются для  перемещения отбитой породы в забое восстающего, состоят из: 1) доставки — перемещение породы по восстающему от забоя до откаточного штрека; 2) откатки — перемещение породы по штреку и квер-шлагу от восстающего до ствола шахты; 3) подъема породы из выработки околоствольного двора по стволу на земную поверхность.

Основным видом  перемещения горных пород по транспортным выработкам (ортам, штрекам, квершлагам, бремсбергам, штольням, наклонным стволам  шахт и траншеям) является откатка  в вагонетках по рельсовым путям.

Перемещение горных пород, материалов, оборудования и людей  по стволам шахт и шурфам осуществляют с помощью довольно разнообразных  подъемных устройств.

При проведении стволов разведочных шахт для  спуска и подъема используют более  сложные устройства, называемые подъемными установками, состоящими из проходческого  копра, подъемной машины, подъемных  сосудов и канатов.

В процессе проведения шурфов и разведочных стволов  в качестве подъемных сосудов  используют шурфопроходческие бадьи (БШ).

При проведении из шурфа или ствола шахты относительно небольших по объему и длине подземных  горных выработок выдаваемая из них  порода также может транспортироваться на земную поверхность в бадьях (например, при проходке рассечек из разведочного шурфа).

Во избежание  больших поперечных размеров клети, что привело бы к необходимости  проходить стволы шахт увеличенных  поперечных сечений, иногда применяют  двухэтажные клети.

Клети перемещают в стволах по металлическим или  деревянным проводникам, фиксирующим  их положение.

Каждая клеть  должна быть оборудована специальным  устройством, называемым парашютом, предназначенным  для предотвращения падения клети  в шахтном стволе при обрыве подъемного каната.

В клеть, установленную  на посадочных кулачках приемной площадки околоствольного двора, вкатывают  вагонетку с горной породой; вагонетку  закрепляют в необходимом для  транспортирования положении; дверцы клети закрывают, и стволовой (рабочий, работающий на подъеме в околоствольном дворе) подает сигнал подъема.

Клеть поднимается  по стволу до верхней приемной площадки, против которой вновь устанавливается  на посадочные кулачки; после открытия дверей и стопоров вагонетка выкатывается из клети, а взамен ее в клеть устанавливается  порожняя вагонетка, предназначенная  для спуска в подземные выработки.

В начале опускания  при выходе роликов из разгрузочных направляющих опрокидные и неопрокидные скипы приобретают первоначальное положение, в котором и перемещаются по стволу шахты вниз для очередной загрузки породой из подземных бункеров.

Обычно подъемная  машина работает с двумя подъемными сосудами: в то время как один из них поднимают по стволу, второй опускают вниз.

При проведении стволов шахт породу от устья выработки  до отвалов обычно транспортируют в  вагонетках по рельсовым или подвесным  путям, причем звеньями транспортных схем являются также и самотечные устройства.

При клетьевом  подъеме полезное ископаемое от ствола шахты до железнодорожного бункера  транспортируют в вагонетках; при  подъеме полезного ископаемого  в опрокидных клетях или скипах наиболее распространенным видом транспорта является конвейерный или конвейерный в сочетании с самотечным.

Если ствол  пересекает рыхлые породы или зоны тектонических нарушений или  породы, имеющие более трех систем трещин, то его обязательно следует  крепить.

Если пласты, которые пересекают ствол, сложены  в основном устойчивыми породами и только некоторые из них неустойчивы, то рассчитывают давление в подошвах неустойчивых пластов без учета  пригрузки от устойчивых.

КРЕПЛЕНИЕ ШУРФОВ И СТВОЛОВ

В стволах шахт и шурфах (при большой площади  поперечного сечения) устраивают отделения (подъемные, лестничные и др.

Подвесная венповая ванный ствол; крепь / — венец; 2 и 3 — соответственно вертикальные и горизонтальные расстрелы; 4 — проводники; 5 — полок лестничного отделения