Прибирання й транспортування породи

Загальні відомості. Прибирання й транспортування породи при проведенні гірничих виробок поряд із бурінням шпурів — надто трудомістка й енергомістка виробнича операція, на яку витрачається 50, а при проходці вертикальних виробок — 70 % загального робочого часу.

До складу виробничого циклу прибирання й траспортування породи входять такі операції: огляд виробки та приведення її в безпечний стан, розбирання й подрібнення породи (якщо є необхід­ність), навантаження її на транспортні засоби, доставка до стовбура шахти чи шурфу (за наявності розсічок) і видача її на поверхню. Прибирання й вантаження породи в горизонтальних і похилих виробках. Навантаження породи при проходці горизонтальних і похилих виробок виконується породонавантажувальними машинами, стрічковими перевантажувачами, скреперними установками та вручну.

Породонавантажувальні машини. За принципом захвату породи вони поділяються на машини з лобовим заглибленням і з бічним захватом. Перші належать до машин періодичної дії, другі — до машин неперервної дії.

Для механізації вантаження породи при проходці горизонтальних гірничорозвідувальних виробок перерізом від 3,3 м2 і більше застосовується малогабаритна навантажувальна машина з вібро-лотком. Особливістю є безперервний і комплексний характер роботи захватного та приймального пристроїв. Захвачувана вібролотком порода переміщується й скидається безпосередньо в приймальний бункер розвантажувального конвеєра. Машина відрізняється простою конструкцією, невисокою енергомісткістю та невеликими розмірами. Дистанційний виносний пульт кнопкового управління машиною гарантує надійну та безпечйу роботу.

Малогабаритні навантажувальні машини для проходки виробок перерізом 4,0—4,5 м2 випускаються багатьма іноземними фірмами. Перехід до комплексної механізації виробничих процесів потребує застосування високопродуктивних навантажувальних машин, які забезпечують високу ефективність гірничопрохідницьких робіт. Ве­ликого значення набувають тепер малогабаритні навантажувальні машини неперервної дії (з загрібними лапами) на гусеничному ходу завдяки їхній високій продуктивності, зручності в управлінні та експлуатації. Вони мають не тільки необмежений фронт наванта­ження, а й здатні створювати великі напірні зусилля, а використання електричного приводу відчутно скорочує витрати стисненого повітря, отримання якого за геологічних умов коштує досить дорого.

Стрічкові перевантажувачі. Одним із найефективніших способів прибирання породи є завантаження состава вагонеток за допомогою стрічкових перевантажувачів. За такого способу зростає коефіцієнт використання породонавантажувача за машинним часом, зменшується тривалість маневрових операцій, ліквідується процес розрівнювання породи у вагонетках, завдяки чому скорочується час на прибирання породи.

Випускаються стрічкові перевантажувачі марок ЛП, УПЛ-1С, «Кривбас-8», «Кривбас-8-55» тощо.

Стрічковий перевантажувач ЛП (рис. 47) призначається для навантаження породи в состави з 5—8 вагонеток при проходці горизонтальних прямолінійних гірничорозвідувальних виробок перерізом 5,1 м2 і більше в породах будь-якої міцності. Може працювати в комплексі з породонавантажувальними машинами ПМЛ-5 (ППН-2), 1ППН-1, ПНБ-1 та іншими, які мають продуктивність до 35 м3/год і мінімальну висоту вантаження 1200 мм.

Стрічковий перевантажувач ЛП складається з опорного візка і, похилої секції З, горизонтальної стріли 4, опори 5, магнітної станції 2. Привод перевантажувача виконано у вигляді двох мотор-барабанів 6, один із яких встановлено на похилій секції, а другий — на кінці горизонтальної стріли. Опорний візок 1 на колісно-рейковому ходу є основною опорою перевантажувача, має поворотний пристрій кріплення похилої секції, на який встановлено також рейкові захвати для кріплення перевантажувача на рейках під час роботи.

Похила секція З, яка є завантажувальним кінцем перевантажу­вача, складається з секції, на якій встановлено днище" бункера, підтримуючі роликоопори, мотор-барабан привода, очисний пристрій для стрічки й завантажувального бункера місткістю 0,45 м3.

Горизонтальна стріла перевантажувача 4 складається з трьох окремих секцій, об'єднаних болтами. На стрілі встановлено під­тримуючі роликоопори, мотор-барабан привода з натяжним пристроєм та очисний пристрій для стрічки.

Опора 5 є телескопічним гвинтовим домкратом, призначається для підтримки стріли при роботі перевантажувача. Магнітна станція 2 встановлена на опорному візку й призначена для управління мотор-барабанами привода, на станції є вивід для підключення місцевого освітлення перевантажувача та забою. Пуск і зупинка перевантажувача здійснюється за допомогою кнопкових постів, установлених на ньому, а також із виносного пульта завдяки дистанційному управлінню на відстані до 15 м.

Тимчасові шляхи. Підвищенню продуктивності машинного навантаження сприяє проведення регулярного нарощування рейкового шляху, або укладання переносної ланки рейок слідом за просуванням фронту навантаження породи.

Переносна ланка — це рейки завдовжки 2—2,5 м, прикріплені до дерев'яних або металевих шпал. Висувні рейкові шляхи дають можливість підходити безпосередньо до породи, що значно підвищує продуктивність навантажувальної машини. Скорочення маневрових операцій із составом вагонеток також значно підвищує продуктивність машинного прибирання породи, для чого застосовують тупикові заїзди, замкнені та накладні розминки, накладні плити тощо.

Тупикові заїзди споруджуються через кожні 50—75 м із певним нахилом для проведення обміну вагонеток. Електровоз подає у вибій состав порожніх вагонеток, перебуваючи позаду состава. При навантаженні він відкочує в тупиковий заїзд одну або кілька вагонеток (залежно від його довжини), де вони загальмовуються. Після повернення електровоза з рештою порожніх вагонеток у вибій вагонетка (чи вагонетки) розгальмовуються й самоходом викочуються на основний шлях. Ця операція триває до повного завантаження всього состава, після чого состав електровозом відштовхується до устя виробки.

Замкнені розминки, як і тупикові заїзди, споруджуються через кожні 50—70 м. Виробку в таких місцях розширюють. Залежно від способу відкатки існують розминки на одну або кілька вагонеток. Состав порожніх вагонеток заганяють на розминку, а потім електровоз у міру необхідності бере з голови состава по одній вагонетці й подає їх у забій під завантаження, повертаючи їх потім у хвіст" состава. Після повного завантаження состава електровоз подає його до устя штольні або до стовбура розвідувальної шахти.

Накладні розминки з рейок вузької колії вкладаються поверх основного шляху і з просовуванням забою через кожні 15—20 м переміщуються електровозом чи навантажувальною машиною до забою. Застосування накладних розминок скорочує час маневрування приблизно на дві хвилини для кожної вагонетки. Довжина розминок залежить від кількості вагонеток у составі (до п'яти).

Накладні плити виготовляються з листів котельного заліза завтовшки 8—12 мм. Плити кладуться на рейковий шлях. Довжина плити має бути на 0,5—0,6 м більша за ширину двоколійного шляху, а ширина — перевищувати 2,5—3-кратну величину жорсткої бази вагонетки (відстань між її осями).

Плиту при пересуванні виробки (кожні 5—6 м) переміщують навантажувальною машиною ближче до вибою.

Монорейковий транспорт при про­ходці горизонтальних гірничих ви­робок.

Останнім часом монорейковий транспорт набуває повсюд­ного поширення на рудниках і в шахтах. Використовується для доставки матеріалів, механізмів і людей до місця роботи, а в ряді випадків — для транспортування породи при проходці виробок.

Швидке впровадження й поширення монорейкового транспорту пояснюється істотними перевагами: низькою початковою вартістю, невеликими експлуатаційними витратами, простотою монтажно-де­монтажних робіт, можливістю транспортувати всі види вантажів та людей, надійністю й простотою конструкції. Монорейкову дорогу встановлюють у виробках зі складною конфігурацією та кутами нахилу до 45° і невеликими радіусами закруглення. Підвісні монорейкові дороги, які займають мало місця, експлуатуються у виробках невеликої висоти, з деформованим кріпленням, нерівним грунтом. Як приклад розглянемо монорейкову дорогу ДМ-1 конст­рукції ВНПО «Вуглемеханізація», призначену для доставки матеріалів кріплення й устаткування по горизонтальних і похилих виробках завдовжки до 450 м.

Монорейкова дорога монтується з секцій завдовжки 3 м, які з'єднуються шарнірно, 'що дає змогу встановлювати дорогу у викривлених виробках. Монорейкова дорога підвішується до кріплення виробок за допомогою кліщових захватів. Вантажний візок має ручну лебідку для підйому та спуску вантажу, а також уловлювач, що зупиняє візок у випадку обриву тягового каната.

Дорога ДМ-1 діє за принципом однокінцевої канатної відкатки. Транспортування вантажного візка з вантажем до забою здійснюється за допомогою приводної лебідки, а повертання порожнього візка — внаслідок дії власної маси при незначному (до 10 Н) зусиллі підштовхування.

Приводна лебідка потужністю 2,2 кВт встановлюється на каретці, яка може переміщуватися по монорейковій дорозі, фіксується за допомогою клинових затискачів. Лебідка обладнана канатоукладаль-ником гвинтового типу для рівномірного намотування тягового каната на барабан кулачковою муфтою, що від'єднує барабан від редуктора, а також колодочним гальмом. Вантажні візки монорейкової дороги ДМ-1 споряджені вловлювачами, що забезпечують їх гальмування у випадку обриву тягового каната.

До вантажних монорейкових доріг відносять дорогу 8МКД-4МА, призначену для транспортування матеріалів, обладнання та породи в горизонтальних і похилих виробках. Дорога обладнана контейнером місткістю 0,3—0,48 м3.

Скреперні установки. Як навантажувально-доставочні машини їх застосовують при проходженні штолень і розсічок невеликої довжини (до 50 м) та малого перерізу (2,7—4 м2), де використання породонавантажувальних машин неможливе.

Існують скреперні установки двох типів: переносні та пересувні. Переносні використовують у виробках або зовні на порівняно тривалий термін (наприклад, біля устя штольні, в спеціальній камері розсічки). Пересувні монтуються на спеціальних колісних платфор­мах, які підганяються до забою перед прибиранням породи й відганяються в безпечне місце перед вибухом. Ковші скреперів, що застосовуються для прибирання породи в горизонтальних і похилих виробках, існують ящикові, підковоподібні, гребкові та зонтикові. Ящиковий ківш без дна, зі скошеною задньою спинкою під кутом 40—60° до вертикалі, місткістю 0,1—0,3 м3, підковоподібний ківш обладнаний зубцями, що полегшують його заглиблення в породу. Ящикові та підковоподібні ковші застосовуються при транспортуванні м'яких грунтів (піщаних, суглинкових, глин тощо). Гребкові ковші місткісгю 0,15—0,3 м3 — двох типів: одно- та двосторонні, виготовлені з листової сталі й литва. Рукоятка ковша має сережку для кріплення головного каната. У гребкового двостороннього ковша одна стінка з гладким лезом під кутом 30—40°, а друга — з зубцями під кутом 45—50° до вертикалі. Гребкові ковші використовуються для приби­рання скельних порід, завчасно розпушених вибухом, при транспор­туванні крупнокускової та неоднорідної породи. Зонтикові ковші використовують для вантаження сипких і дрібнокускових порід.

Скреперні помости слугують для підйому навантаженого ковша й розвантаження його у вагонетку або відвал. Довжина скреперного помосту становить 4,6—5,0 м, ширина жолоба — 1,0—1,1 м, ширина розтруба — 1,6—1,9 м, маса помосту — 2,0—2,4 т.

Термін використання скреперних канатів — від 2 до 3 місяців. Стирання каната зменшується при належному змащуванні й правиль­ному встановленні лебідки. Діаметр каната — 15—30 мм, товщина дроту — 0,6—0,7 мм. Діаметр хвостового блока — 250—400 мм.

Для механізованого прибирання породи з розсічок перерізом від 1,8 до 4 м2 застосовується скреперна установка КСМ завдовжки до 60 м, яка забезпечує доставку й вантаження породи без додаткових механізмів.

Ручне вантаження. Ручне вантаження породи слід застосовувати в окремих випадках при невеликому обсязі робіт. Для полегшення та підвищення продуктивності праці при вантаженні необхідно до підривання чи розпушення вкладати перед забоєм на грунт виробки залізні листи розміром 0,6 * 0,8 м, завтовшки З—4 мм. Також пропонується застосовувати перевантажувачі — найпростішу навантажувальну машину в поєднанні з пересувним похилим скребковим або стрічковим транспортером, змонтованим на' колісному ходу.

Напівмеханічні перевантажувачі полегшують і прискорюють вантаження породи у вагонетки — дають змогу одночасно працювати 2—3 робітникам. Продуктивність 20—25 м3/зміну, що в 1,5—2 рази більше порівняно з ручним вантаженням.

Бункер-поїзди БСП-1 та БСП-2 скреперного типу складаються з одноосьових вагонеток-секцій без лобових стінок, поєднаних між собою шарнірним вилковим ущільнювачем. З одного боку на двохосьовому візку встановлено скреперну лебідку, а з другого — траверсу з блоком для холостого каната скреперної лебідки. Навантажувальна машина вантажить гірську породу в секцію, після чого скреперна установка розміщує породу в бункері. Бункер-поїзд прямує до пункту розвантаження, яке здійснюється за допомогою скреперної лебідки на будь-який бік рейкової дороги перекидним лотком. Бункер-поїзд працює в комплексі з породонавантажувальними машинами. Бункер-поїзди слід застосовувати при проходці гірничорозвідувальних виробок великої довжини, а місткість бункер-поїздів має бути відповідною до об'єму породи, яку підірвано за один захід (просування виробки після вибуху).

Вантажодоставні машини. До них нале­жать самохідні агрегати, які здійснюють прибирання породи в забоях і доставку її до місця розвантаження.

Найдосконалішою є вантажодоставна машина ПНД-1В з ві-бронавантаженням і вібробункеризацією гірської маси. Робочий цикл вібраційної вантажодоставної машини складається з таких операцій: машина наближається до забою, вмикаються вібратори, потім напірним зусиллям гусеничного (чи пневмоколісного) ходу наванта­жувальна частина лотка заглиблюється у відбиту породу. Під дією віброімпульсів порода пересувається по лотку й накопичується біля шибера, послідовно заповнюючи весь об'єм бункера, після чого вібратори вимикаються, й машина заднім ходом рухається до місця розвантаження породи. Для розвантаження відкривається шибер і вмикаються вібратори. Після розвантаження бункера машина знову подається до забою для повторення робочого циклу. Навантажувальна частина лотка досить широка, що дає змогу проводити зачищення грунту виробки. Продуктивність машини залежно від відстані (25—150 м) — 21,5—6,5 м3/год. Машина ПДН-1В зручна для встановлення на ній бурових маніпуляторів, кріплеукладальників, майданчиків для перевезення обладнання тощо. Вантажодоставні машини застосовують при виробках малої довжини (до 150 м). Ці машини відрізняються від бункер-поїзда наявністю власного вантаж­ного органу, місткість бункера вантажодоставних машин становить 0,85—1,20 м3.

Прибирання, вантаження та піднімання породи у вертикальних гірничих виробках. Прибирання та вантаження породи при проходці шурфів і стовбурів шахт здійснюється грейферами та вручну.

Грейферні навантажувачі. Основним на­прямом механізації прибирання породи з шурфів, які пройдено в міцних породах, є застосування грейферів, що забезпечують безпо­середню видачу розпушеної породи із забою у відвал. Спосіб забезпечує найменші витрати і найвищі показники. Піднімання породи з шурфів при проходці розсічок доцільно здійснювати грейфером, акумулюючи породу в зумпфі скрепером чи порододо-ставною машиною.

Механізоване й ручне піднімання породи. Піднімання породи з шурфів здійснюється шурфопро-хідними кранами КШ-1 і КШ-1М, прохідними лебідками й ручними воротками. Шурфопрохідні крани КШ-1 і КШ-1М призначаються

для механізації спуско-підйомних операцій при проходці шурфів завглибшки до ЗО м. У конструкції крана КШ-1М використано розвантажувальне обладнання, яким керують із кабіни. Кран КШ-1М — повноповоротний. Вантажопідйомність — 280 кг, привод — електрич­ний, потужність — 2,9 кВт. Кран має двосторонній зв'язок, сигнали дублюються, в кабіні — світлові та звукові, в забої — світлові. Завдяки застосуванню кранів швидкість проходки збільшується в 2,5—3 рази порівняно з підніманням і спусканням вантажів вручну, істотно поліпшуються умови та безпека праці. Вантаження породи в цебри, що піднімаються краном, здійснюються вручну, а при проходці розсічок — за допомогою скреперів чи вантажодоставними машинами. Кількість вантажників у забої визначається з розрахунку не більш як одна людина на кожні 2,5—3 м2 площі забою. При вантаженні треба застосовувати сталеві листи. Робітник розпушує породу й нагрібає її кайлом чи гребком на лист, а потім з листа навантажує в цебри. Продуктивність ручного вантаження при цьому підвищується на 10—15 %.

Лебідка прохідницька вантажолюдська ЛПГЛ-230 призначається для механізації трудомістких операцій з опускання та піднімання людей і породи, інструменту й кріплення при проходці шурфів і невеликих шахт. Малі габарити й невелика вага лебідки полегшують її транспортування за умов геологорозвідувальних робіт і дають змогу зручно монтувати її на прохідницькому копрі. Вантажопідйомність лебідки — 230 кг, маса — 387 кг, привод електричний, потужність — 2,8 кВт. З практики експлуатації лебідок ЛПГЛ-230 випливає, що технічна швидкість проходки виробок зростає в 3 рази порівняно з проходкою за допомогою ручних воротків і ручних лебідок. Вартість проходки знижується на 25—30%.

Дерев'яні або металеві ручні воротки застосовуються в разі проходки мілких шурфів і невеликого обсягу робіт. Підйомною посудиною є цебро місткістю 0,4 м3, яке підвішують до сталевого чи конопляного каната, навитого на вороток, встановлений над устям шурфу. Вороток має гальмівний пристрій.

Транспортування породи. При проходці горизонтальних і похилих гірничорозвідувальних виробок транспортування гірської породи здійснюється за такими способами: 1) самопливне транспортування під дією власної ваги породи по грунту, жолобах, трубах тощо; 2) безперервне транспортування, тобто поточне переміщення породи конвеєрами, елеваторами, гідропідйомними пристроями тощо; транс­порт безперервної дії відрізняється від самопливного транспорту необхідністю застосування механічної енергії; 3) переривчасте транс­портування — відкатка рейковими дорогами електровозом, вантажувально-доставними машинами, ручна, самокатна тощо. Розглядуваний транспорт можна звести до двох груп: колісний і безколісний. Крім того, розрізняють відкатку й доставку. Відкатка — переміщення гірської маси колісним транспортом, доставка — переміщення породи чи корисної копалини безколісним і самопливним транспортом.

Самопливна доставка породи — найпростіша й найвигідніша. При нахилі виробки 25—35° порода скочується по вкладених на грунті дошках, залізних листах або по жолобах; при кутах нахилу більш як 30° — безпосередньо по грунту виробки.

Доставка породи транспортом без­перервної дії. При проходці гірничорозвідувальних виробок застосовуються скребкові та стрічкові конвеєри. Скребковий конвеєр складається з робочої частини й електродвигуна з редуктором. До робочої частини входять: складений металевий жолоб, на кінцях якого розташовано ведучу й напрямну зірочки, нескінченний ланцюг зі скребками. Зірочки зчеплені з ланцюгом. Валу ведучої зірочки надає обертання електродвигун. Напрямна зірочка за допомогою натяжного пристрою пересувається, забезпечуючи нормальний натяг нескінченного ланцюга. Скребкові конвеєри виготовляються окремими секціями завдовжки 1,5—2,5 м. Конвеєри працюють при кутах нахилу виробки до 45°.

Стрічковий конвеєр складається з нескінченної гнучкої стрічки, що огинає приводний і хвостовий барабани, опорних роликів, натяжного пристрою хвостового барабана, електродвигуна з редукто­ром, змонтованих на металевій жорсткій рамі. Порода навантажується в бункер і розвантажується через похилий лоток. Стрічка обертається приводним барабаном за рахунок сили тертя між ними.

Гнучкій стрічці завширшки 700—1200 мм надається плоска, напівлоткова або лоткова форма. Остання забезпечує найбільшу продуктивність конвеєра.

Відкатка рейковими дорогами. Руд­никовий рейковий транспорт широко застосовується для переміщення гірських порід, перевезення матеріалів, устаткування, а в окремих випадках — і людей у горизонтальних і похилих гірничорозвіду­вальних виробках. Рейкова дорога складається з нижньої й верхньої будівлі. До нижньої будівлі входить грунт виробки, який має подовжній і поперечний схили. Подовжній схил задається під кутом рівного опору, при якому зусилля, необхідне для пересування порожньої вагонетки (порожнього состава) до забою, дорівнює зусиллю, необхідному для пересування завантаженої вагонетки (завантаженого состава) від забою. Схил рівного опору вибирається відповідно до типу підшипників вагонеток: при простих підшипниках він дорівнює 0,005—0,007, при кулькових і роликових — 0,003— 0,005. Поперечний схил грунту виробки направлений у бік водозливної канавки й дорівнює 0,02, що забезпечує стік у канавку. Залежно від прийнятого способу відкатки та її інтенсивності у виробках настилається як одноколійний, так і двоколійний шлях; в іншому випадку одна колія призначається лише для руху порожніх, а друга — для руху завантажених вагонеток.

У виробках з одноколійними дорогами на визначених відстанях залежно від інтенсивності відкатки встановлюються розминки, на яких зустрічаються прямуючі в протилежних напрямках состави завантажених і порожніх вагонеток. Довжина розминок залежить від довжини зустрічних составів. У місцях переходу состава з одного шляху на інший укладаються стрілочні переводи. В окремих випадках при ручній відкатці допускається перетин рейкових доріг під прямим кутом. У таких випадках укладаються поворотні кола.

Вагонетки. Конструкція рудникових вагонеток: метале­вий кузов, рама й скати. До скату входять осі, колеса та роликові підшипники.

За способом розвантаження розрізняють вагонетки з глухим і відкидним кузовом і саморозвантажувальні (з відкривним днищем і боковими відкидними стінками). Розвантаження вагонеток з глухим кузовом здійснюється в перекидачах. При проходці гірничороз­відувальних виробок найчастіше застосовують рудникові вагонетки з перекидним кузовом місткістю від 0,35 до 0,80 м3.

Рудникові електровози. Електровози залежно від способу живлення електроенергією поділяються на акумуляторні й контактні.

Акумуляторні електровози, що отримують електричний струм від власних акумуляторних батарей, вибухобезпечні. Кожний електровоз обладнано двома батареями, які діють почергово. Заряджання проводять у спеціальних камерах при електровозних депо.

Контактні електровози споряджені спеціальним струмоприймачем, який при роботі електровоза стискається з контактним дротом, що підвішується на ізоляторах біля покрівлі виробки. Дротом надходить від підстанції постійний струм, який живить електродвигун електро­воза. Зворотнім дротом слугують рейки, якими рухається електровоз. Переріз контактних дротів 85 і 100 мм2.

Правилами безпеки заборонено використання контактних елект­ровозів у виробках, небезпечних щодо газу й пилу (утворення іскор тощо).

Для високої продуктивності електровозів необхідні: справний вагонний парк, добрий стан доріг, правильний вибір кількості вагонеток у поїзді, чітка оргаяізація роботи за графіком. Обов'язкова диспетчерська служба.

Техніка безпеки при прибиранні й транспортуванні породи. Під час роботи породовантажувальної машини забороняється: вибирати руками шматки породи з-під ковша машини; причіплювати й відчіплювати вагонетки; навантажувати вагонетку вище бортів; перебувати попереду наван­тажувальної машини в радіусі черпання ковша й стояти поблизу ковша під час розвантаження; залишати без нагляду навантажувальну машину за наявності стисненого повітря в пневмокомунікації, невимкненому електродвигуні й несхиленому на рейки ковші.

Шурф має бути опоряджено міцним запобіжним помостом, який займає близько половини перерізу, розташований від за­бою на висоті 2—3 м. При рухові цебра робітники, які перебувають у шурфі, повинні обов'язково стояти під помо­стом.

6. Таблиця Граничні швидкості спускання та піднімання цебра

Ручні воротки обслугову­ються двома робітниками-коловоротниками. Маса вантажу має не перевищувати 70 кг.

Швидкість спускання та піднімання цебра без напрямних не може перевищувати для людей 1 м/с, а для вантажів — 2 м/с. За наявності напрямних вона не може перевищувати меж, указаних в табл. 6.

Особливу увагу треба приділяти дотриманню правил техніки безпеки при спусканні та підніманні людей. Забороняється під­німатися й спускатися, стоячи або сидячи на краю цебра, а також у навантаженому цебрі. Обов'язкове застосування запобіжних поясів. У цебрі одночасно дозволяється піднімати чи спускати тільки одного робітника. При наближенні до устя рекомендується руки тримати на канаті на рівні плечей, щоб руки не потрапили під канат. Сідати в цебри й виходити з них належить після остаточної зупинки цебра при закритих лядах.

При спусканні та підніманні вантажів треба виконувати такі заходи безпеки. Цебро має рухатися по центру шурфу, не хитаючись (в разі відсутності напрямних). Цебри не слід завантажувати до країв, відстань від вантажу до верхньої кромки має бути не меншою ніж 10 см. При транспортуванні довгих предметів (кріпильного дерева тощо) їх необхідно міцно прив'язувати до каната. Спускання предметів, довших за 2 м, дозволяється проводити лише в спеціальних сережках. Усі навантажувально-розвантажувальні опе­рації слід проводити при. зачинених лядах. Необхідно старанно спостерігати за станом ворота, цебра й каната.

Всі підйомні пристосування повинні мати належну міцну конст­рукцію, яка повністю забезпечує безпечність роботи.

Прядив'яні канати дозволяється застосовувати при глибині шурфу до 20 м діаметром не менше ніж 20 мм, при розриваючому напруженні не менше ніж 80 МПа (дев'ятипрядні). В решті випадків застосовують сталеві канати з діаметром дроту не менше ніж 0,5 мм. Середня міцність усіх дротів випробуваного каната повинна бути не менше ніж 13 МПа і не більше ніж 15 МПа. Відношення діаметра барабана лебідки (ворота) до діаметра дроту має бути не меншим ніж 450 і до діаметра каната — не менше 30. Канати металеві й прядив'яні повинні мати не менше 8-кратного запасу надійності. При кількості пошкоджених чи обірваних дротів більше норми (понад 5 % повної кількості їх на якій-небудь ділянці каната, довжина якої дорівнює кроку його звивки) канат підлягає заміні на інший.

При вантаженні породи грейфером забороняється: вивільняти руками шматки породи з-під його лопатів; проводити огляд і ремонт грейфера за наявності в комунікації стисненого повітря або робочої рідини під тиском; стояти поблизу цебра під час розвантажування грейфера, проводити прибирання породи у вибої, де залишилися не підірвані заряди; висмикувати грейфером заклинені в шпурах бури.

При відкочуванні вантажів у горизонтальних і похилих гірничо­розвідувальних виробках необхідно суворо виконувати певні правила безпеки. Не менше одного разу за зміну всі відкаточні вироби та пристрої (кріплення, шляхи, сигнальні прилади тощо) слід старанно оглянути. Відкаточні дороги мають бути завжди в доброму стані, цілком справними, очищеними від породи та інших предметів. Також треба пильно стежити за справністю гальм вагонеток та електровозів.

Кріплення виробок

Загальні відомості. Кріплення гірничих виробок забезпечує їх провітрювання, безперебійну роботу підземного транспорту, необхідні для безпеки гірничих робіт. Правила техніки безпеки дозволяють не закріплювати виробки, пройдені в особливо міцних породах.

Конструкція та спосіб кріплення залежать від виду та призначення виробки, розмірів і форми її поперечного перерізу, величини й характеру гірничого тиску, терміну служби кріплення тощо. Залежно від призначення, терміну служби, властивостей бічних порід використовують такі кріпильні матеріали: дерево, метал, бетон, залізобетон, штучне й натуральне каміння.

При проходженні гірничорозвідувальних виробок з коротким терміном експлуатації традиційно використовують дерев'яне кріп­лення; поперечний переріз таких виробок має трапецієподібну або прямокутну форму. При проходці експлуатаційних і гірничороз­відувальних виробок з тривалим терміном служби використовується кам'яне, бетонне, залізобетонне кріплення. Виробки, як правило, мають криволінійні контури.

Існує кріплення жорстке й піддатливе. Жорстке під дією гірничого тиску зберігає свою форму та розміри, тому його застосовують у стійких гірських породах. Піддатливе ж під дією великого гірничого тиску змінює свою форму й розміри, зберігає стійкість, його застосовують у малостійких породах. Піддатливість забезпечується шарнірним сполученням елементів кріплення, введенням у кріплення еластичних прокладок тощо.

За часом використання кріплення поділяється на тимчасове та постійне. Тимчасове підтримує виробку до встановлення постійного кріплення. Постійне будується слідом за тимчасовим на деякій відстані від нього. Тимчасове кріплення використовується для прискорення прохідницьких робіт, а зведення постійного вимагає багато часу. Тимчасове кріплення завжди застосовується в нестійких слабких породах і в тих випадках, коли постійним кріпленням має бути бетонне або кам'яне. Вимоги до тимчасового кріплення: багаторазовість використання, легкість встановлення, портативність.

Діюча гірнича виробка повинна мати затверджений паспорт закріплювання, в якому відмічається: тип і конструкція кріплення, способи закріплення, потреба в кріпильних матеріалах, обсяг робіт щодо закріплення та інші дані (дод. 3).

Щомісячно кріпильні роботи приймаються за спеціальними актами з участю маркшейдера, в якому відзначається відповідність виконаних робіт за паспортом.

Матеріали рудникового кріплення. Для закріплення гірничороз­відувальних виробок використовуються дерево, метал, зв'язні ма­теріали та розчини, бетон, залізобетон.

Дерево — основний необхідний матеріал при закріпленні розві­дувальних виробок (сосна, ялина, кедр, модрина, дуб, граб, ясен та ін.). Аби подовжити термін служби дерев'яного кріплення більше як на 3—5 років, деревину для стійкості проти гниття обробляють антисептиками: 2—5 %-м водним розчином хлористого цинку; 2—2,5 %-м розчином хлористого натрію; кремнієфтористим натрієм, мідним і залізним купоросом.

Обробку лісу антисептиками здійснюють за спеціальним техно­логічним режимом у котлах-автоклавах під тиском 58,8 • 10 — 78,4 • 102 гПа.

Для збереження дерева від загоряння його просочують в автоклавних установках спеціальними хімічними розчинами, які надають їм вогнетривкості. Метал як матеріал для закріплення набуває дедалі більшого поширення. Кріплення з металу міцне, довговічне й різнорідне за конструкцією. До недоліків відносять високу вартість і уразливість корозією. В сирих виробках, а також у разі наявності вуглекислоти використовують метал із покриттям від корозії та агресивних вод (мінеральною фарбою або рідким цементним розчином). Чавун для закріплювання виробок використовується у вигляді тюбінгів, в основ­ному для закріплення стовбурів шахт.

Зв'язні матеріали та розчини. Зв'яз­ними матеріалами називаються речовини, здатні під дією фізико-ме-ханічних процесів переходити з рідкого стану в твердий, тверднути. Вони поділяються на повітряні та гідравлічні.

Повітряні зв'язні речовини твердіють на початковій стадії на повітрі й здатні тверднути далі, зберігаючи міцність лише на повітрі.

Гідравлічні — тверднуть на початковій стадії на повітрі й можуть тверднути далі, зберігаючи протягом довгого часу міцність як на повітрі, так і у воді.

До повітряних зв'язних речовин належать повітряне вапно, до гідравлічних — цементи. Для підземних і підводних споруд використовуються лише гідравлічні зв'язні речовини, в основному — портландцемент, продукт тонкого помелу клінкеру, здобутого рівномірним опаленням до стікання дозованих штучних сумішей матеріалів, які містять вуглекислотне вапно та глину, або натуральні матеріали (вапняні мергелі) відповідного складу. Глину можливо замінювати доменним шлаком, трепелом тощо.

Основна властивість портландцементу — твердіння, тобто пере­творення пластичного цементного тіста (суміш цементу й води) в тверде тіло — цементний камінь. Твердінню передує процес тужавіння — поступова втрата цементним тістом пластичності. Процес тужавіння й твердіння супроводжується виділенням тепла.

За механічною міцністю цемент поділяється на 6 марок: 200, 250, 300, 400, 500, 600, які відповідають міцності цементу на тиск, наприклад, цемент марки 400 через 28 діб після приготування має міцність на тиск 40 МПа.

Під дією деяких рідин (наприклад, мінералізованих вод) і газів трапляється корозія цементу, тобто зниження його міцності при твердінні, або повне зруйнування. Радикальний захід проти корозії — використання глиноземистого, пуцоланового портландцементу тощо.

Цемент випускається в мішках вагою 50—70 кг. Зберігати цемент треба в сухому приміщенні. У паспорті на отриманий цемент відзначається марка цементу й результат його випробування.

Розчини використовуються при закріпленні гірничих виробок натуральним і штучним камінням, при штукатуренні грунту, стінок і стелі виробок. Вони складаються зі зв'язного матеріалу — вапна, цементу, гіпсу, води та піску. Склад вапнисто-піщаного розчину виражається співвідношенням 1:4, 1:3, 1:2, 1:1 (пісок, вапняне тісто) за об'ємом.

В гірничій справі в основному використовуються піщано-цементні розчини з портландцементу. Міцність розчину залежить від марки цементу й відношення його ваги до ваги води, використаної на одиницю об'єму розчину, тобто від величини цементно-водного відношення.

Склад розчину залежить від призначення: чим більша міцність і водостійкість потребується від розчину, тим більша кількість цементу має в ньому міститися. Склад піщано-цементного розчину: 1:1, 1:1,5; 1:2; 1:3; 1:3,5 за об'ємом.

Бетон — штучний кам'яний матеріал, отриманий у результаті твердіння суміші зі зв'язного матеріалу, води та наповнювачів. Для кріплення гірничих виробок використовується бетон, у якому зв'язним матеріалом є портландцемент. Цемент і вода є активними складовими бетону внаслідок того, що за рахунок хімічних реакцій між ними утворюється цементне каміння, яке твердіє та зчіпляється з наповню­вачем. Наповнювачі — інертні матеріали, між ними та цементним каменем існує лише механічне зчеплення. До наповнювачів належать пісок, гравій і щебінь. Пісок для бетону містить гострокутові зерна з шорсткою поверхнею, що забезпечує добре зчіплювання піску з цементом. Розмір зерен від 0,15 до 5 мм. Розмір зерен гравію або щебеню в бетоні встановлюється від 5 до 6 мм. Пісок, гравій і щебінь не повинні містити в собі мулистих, глинистих або землистих частинок.

Вода, яка використовується для приготування бетону, має бути чистою, без шкідливо діючих на цемент сірчанистих сполук, вільної вуглекислоти, органічних кислот тощо.

Бетон готується в бетономішалках. Час перемішування залежно від рухливості суміші та місткості барабана коливається від 1—1,5 до 2—3 хв. При вкладанні бетону суміш трамбується ручними або механічними трамбовками, або вібраторами.

Залізобетон. Для виготовлення залізобетону викори­стовується арматура — металевий каркас із сталевих прутів діаметром 10—12 мм і більше. При заповненні арматури бетоном утворюється залізобетон, який має великий опір на розтягнення та вигин. Кріплення з залізобетону поділяються на монолітні та збірні (найчастіше), які складаються з заготовлених на поверхні елементів, таких як стояки, верхняки, тюбінги, блоки тощо. Натуральний камінь (бутове каміння, обтесані плити тощо) як кріпильний матеріал використовується рідко, в основному при укладанні фундаменту під кріплення з бетону та залізобетону.

Поняття про гірський тиск. На гірські породи, які залягають усередині землі, чинять тиск маси, що їх оточують, внаслідок чого породи перебувають у напруженому стані. Будь-яка частинка породи на глибині перебуває в стані напруженої рівноваги. При проходці гірничої виробки рівновага порід порушуєть­ся — частинки породи нама­гаються зсунутися в бік про­веденої гірничої виробки. По­рода спочатку прогинається, з'являються дрібні тріщини, ви­падають невеликі шматки, трап­ляється обвал виробки (рис. 48).

Такі явища виникають у масиві гірських порід після проходки виробки й називаються деформаціями. Деформація гірських порід залежить від різних факторів: фізико-механічних властивостей гірських порід, глибини закладання виробки від поверхні, форми та розмірів поперечного перетину виробки, способів кріплення тощо. Розвиток деформації можна не допустити, встановлюючи кріплення, яке стримує тиск гірських порід — гірський тиск.

Гірський тиск у горизонтальних виробках. Сучасні теорії гірського тиску в горизонтальних виробках поділяються за принципом створення склепіння натуральної рівноваги (теорія Протодияконова) та за іншими принципами (теорії гідростатичного тиску, теорії пружності тощо).

Теорія Протодияконова завдяки своїй простоті й достатній практичній точності найпоширеніша, виділяє два періоди стану гірських порід після проходки гірничих виробок (рис. 49):

період первинного гірського тиску, тобто частинки породи
втрачають початковий напружений стан з утворенням навколо
виробки так званого склепіння натуральної рівноваги;

період вторинного тиску, тобто стан гірських порід після
створення склепіння натуральної рівноваги.

На першій стадії ще не існує склепіння натуральної рівноваги (відбувається розподіл напруження всередині склепіння), а кріплення зазнає тиску, який перевищує вагу породи всередині склепіння натуральної рівноваги.

До початку другого періоду склепіння рівноваги створене, а тиск на кріплення зменшується до певної постійної величини.

В слабких породах величина пер­винного тиску порівняно з міцними породами більша, а період його мен­ший; у міцних породах період первин­ного тиску більший, а величина пер­винного тиску менша.

Гірський тиск на кріплення стелі виробки дорівнює масі породи в об'ємі склепу й визначається за формулою

де — густина гірської породи, т/м3; 2а — ширина виробки, м; f — коефіцієнт міцності порід за шкалою Протодияконова.

Висота склепіння природної рів­новаги за експериментальними даними Протодияконова h=a/f.

У слабких породах, коли стінки виробки нестійкі, виникає бічний тиск. Висота підземних гірничороз­відувальних виробок невелика, тому бічний тиск порівняно малий і його можна не враховувати. При проходці камер та інших підземних виробок більшої висоти (8 м і більше) бічним тиском зневажати не можна.

Гірський тиск у п о­ хилих виробках. Кріп­лення в похилих виробках встанов­люється нормально до осі виробки, тому за розрахункове береться значення нормального тиску (рис. 50).

Гірський тиск у вер­тикальних виробках. Кріплення вертикальної виробки розглядається як підпірна стінка, яка запобігає обваленню гірської породи.

П.М. Цимбаревич запропонував ви­значати гірський тиск у вертикальних виробках за ділянками, утвореними з однорідних порід (неоднорідні породи мають різні фізико-механічні власти­вості, тому й діють на окремі ділянки кріплення з різним гірським тиском) (рис. 51).

Кріплення розвідувальних канав. Канави традиційно не закріплюються, а після складання геологічної докумен­тації і випробування засипаються. При проведенні канав у нестійких породах закріплюються або вирівнюються борти до кута стійкого укосу. Стінки канав закріплюються при проходці пісків, гальки, суглинків, завалів кам'яних порід (міцних, але з великими тріщинами), а також у випадках, коли канави зберігаються протягом тривалого строку (запобігають вивітрюванню).

шпурах, які пробурено в бічних стінках виробок. Діаметр верхняка — 15—18 см, матеріал — сосна. Серги виготовляються зі сталі діаметром 25—30 мм або з відпрацьованих бурових штанг діаметром 33—42 мм. Покрівля виробки затягується горбилями. Підвісне кріплення можна з успіхом використовувати в горизонтальних виробках перерізом 1,8—5 м2, у породах з f = 12.

Підвісне стельове кріплення на штангах-прогонах складається з верхняка, який підтримується бічними штангами та прогонами. По стінах виробки на відстані 20—25 см від стелі буриться ряд шпурів завглибшки 1—1,2 м, в які заводяться та закріплюються штанги за допомогою замків із цементного розчину. На виступаючі кінці підвішуються прогони, виготовлені з рейок, двотаврових балок, швелерів або спеціальних дерев'яних брусків. Після закріплення прогонів на них укладаються верхняки один біля одного й розклинюються по кутках; залишений вільний простір між верхняками та покрівлею виробки забутовується (закладається породою).

Спосіб закріплення виробки встановленням тільки верхняків зменшує ширину виробок (45—50 см) і, відповідно, об'єм добуваної породи, причому на закріплення витрачається на 60—65 % лісу менше, а вартість проходки знижується на 20—25 % порівняно з кріпленням дверними окладами.

Штангове кріплення (рис. 56). Суть його полягає в тому, що породи покрівлі (а інколи стінок і грунту) закріплюються за допомогою металевих болтів, у такому разі порода покрівлі, стягнута болтами, працює як породна балка.

Застосовують штанги металеві, залізобетонні, дерев'яні тощо. За характером роботи металеві штанги поділяються на клинові та розпірні (рис. 57). На кінцях клинових штанг розміщується подовжня щілина завдовжки 3—5 мм й завглибшки 150—200 мм. На протилежному кінці — різьба завдовжки 100—150 мм. Довжина сталевих штанг — 0,7—3 м, діаметр — близько 25 мм. Розміри клина: ширина дорівнює діаметрові штанги (або на 2—3 мм менше); висота на 10—20 мм менша, ніж довжина щілини штанги; товщина на верхньому кінці для міцних порід — 19—20 мм, середньої міцності — 20—23 мм, м'яких — 25 мм.

Клинові штанги відрізняються простотою виготовлення й порівняно низькою вартістю. Заклинка клинових штанг у шпурі здійснюється за рахунок розсування щік клина при натяганні штанги на клин, який спирається своїм товстішим кінцем у вибій шпуру.

В розпірних штангах на одному кінці є розрізна розпірна гільза, або муфта, на іншому — різьба з гвинтом. До комплекту входять конічні гвинти як окремі деталі. Заклинення розпірних штанг у шпурі прово­диться за рахунок розпирання гільзи (муфти) за допомогою штанги.

Залізобетонна штанга утворюється в шпурі шляхом нагнітання в ньому цементно-піщаного (1:3) розчину і введення в шпур зігнутого сталевого стержня діаметром 16—18 мм, до­вжиною 1,8 м. Консистенція розчину має бути такою, щоб він не витікав зі шпуру й утримував арматурний стержень. Для розчину використо­вується глиноземистий цемент або портландце­мент з прискорювачами тверднення. Співвід­ношення води й цементу — 0,4—0, 5: 1 за об'ємом. Сила зчеплення з породами — в межах 1,5—7 МПа. Для нагнітання в шпури розчину застосовують спеціальні агрегати.

Дерев'яні штанги-стержні й штан­ги з пресованої деревини придатні в разі нетривалого терміну служби виробки.

Штанги з пресованої деревини мають властивість інтенсивно набу­хати у вологому середовищі й чинити при цьому високий тиск 8 МПа на поверхню, з якою кон­тактують. Дерев'яний стержень із пресованої деревини дорівнює за міцністю металевому стержню зі сталі діаметром 20—25 мм, проте втроє легший.

Найпростіша штанга з пресованої деревини (рис. 58, а) — гладкий циліндричний стержень, який встав ляється в шпур і в результаті набухання міцно закріплюється в ньому без розклинки. Клинова штанга (рис. 58, б) складається з двох частин (напівштанг), одна з яких виконує роль клина, що розкріплює штангу по всій довжині шпуру. Така штанга може бути додатково розклинена в нижній частині (рис. 58, в), в такому разі штанги мають скіс не по всій довжині. Клинощільова штанга (рис. 58, г) — циліндричний стержень, який має з двох боків подовжені щілини, в які при встановленні заганяються клинки. У певних випадках клинощільова штанга встановлюється з металевою підкладкою: нижній кінець штанги розклинюється в металевій втулці, яка утримує підкладку.

В конструкції дерев'яної штанги (рис. 58, д) властивість деревини до набухання використовується не тільки для розкріплення штанги в шпурі, але й для натягу. Роль натяжної деталі в конструкції виконує дерев'яна підкладка з швидконабухаючої деревини, здатна розвивати тиск, необхідний для натягу штанги.

Штанги при розклинці забивають телескопним перфоратором, зі спеціальним забійником для запобігання руйнування торця штанги при ударах.

Розміри дерев'яних штанг: діаметр 40 мм, товщина 12—5 мм, довжина 250—300 мм, несуча здатність — у межах від 3,2 до 10,8 т, а металевих штанг діаметром 25 мм — від 1,2 до 9 т.

Якщо прийняти вартість закріплення виробки металевим штан­говим кріпленням за 100 %, тоді вартість закріплення штанговим становитиме 70 %, а закріплення НДО — 272 %.

Розпірне металеве кріплення складається з двох частин обсадних труб діаметром 89 і 108 мм (або 73 і 89 мм), які телескопічно входять одна в одну. Розсунувши труби на потрібну довжину і зафіксувавши її поперечним штирем за допомогою розпірного гвинта, вмонтованого в кінець однієї труби, закріплюють верхняк, а потім затягують покрівлю.

Пневмобетонне кріплення. Торкретування (пневмобетонування) — нанесення на тверду поверхню за допомогою стисненого повітря цементного розчину або бетону з тонкозернистим заповнювачем. Для цього використовуються спеціальні машини, які називаються торкрет-гарматами: в них засипають портландцемент із піском або суху бетонну суміш, що перемішується і з нижньої частини машини видувається крізь сопло стисненим повітрям. До сопла подається вода. Тиск стисненого повітря від 19,6 • 102 до 49 • 102 гПа залежно від довжини шлангів, якими пневмобетон подається до торкретувальної поверхні. Суміш вики­дається зі швидкістю 100 м/с. що забезпечує її високу щільність. Продуктивність гармати становить від 0,5 до 2 м3 суміші за годину.

Пневмобетон водонепроникний, міцно скріплюється з породою, бетоном, цеглою та залізом; морозостійкий і більш стійкий проти корозії, ніж звичайний бетонний і цементний розчин. Міцність пневмобетону на руйнування в 2,5 раза більше, ніж у бетону. Товщина одночасно нанесеного шару 2,5—3 см. Пневмобетоном покривають поверхню в 1, 2 і 3 шари. В гірничорозвідувальній справі він має широко застосовуватися для закріплення стінок і покриття виробок у породах середньої й малої стійкості, для захисту дерев'яного кріплення від гниття і надання йому вогнетривкості.

Пневмобетон виготовляється з портландцементу марки 400, 500 і 600 (для мокрих ділянок) і піску з фракцією не більше ніж 3 мм. Склад суміші залежить від марки цементу й призначення пневмо­бетону і записується відношенням 1: А, яке означає, що на одну об'ємну частину цементу береться А об'ємних частин піску. Склад суміші приймається 1: 2 або 1: 3, якщо пневмобетон повинен протистояти стиранню, й від 1: 3 до 1: 5, якщо від нього вимагається щільність.

Для міцнішого зчеплення пневмобетону з породою поверхню виробки перед торкретуванням слід очищати від пилу й забруднення водоповітряним струменем.

Для прискорення тверднення пневмобетону можна застосовувати, милонафт — 0,01—0,05 і сульфітно-спиртову барду 0,15—0,25 % від ваги сухого цементу.

Для нанесення пневмобетону у" виробках невеликого перерізу користуються торкрет-гарматою типу С320 зі змінною продуктивністю 10—12 м виробки при покритті поверхні шаром 20—40 мм.

Спосіб закріплювання пневмобетоном простий, дешевий, продук­тивний, зменшує переріз виробки й поліпшує умови її провітрювання.

Кріплення вертикальних виробок. Закріплення шурфів. Шурфи прямокутного перерізу закріплюються деревом. Основою конструкції дерев'яного кріплення є вінець — прямокутна рама, яка складається з чотирьох брусків або пластин. Елементи вінця з'єднуються між собою врубками-лапами (на півдерева чи менше). Розрізняють вінці основні (опірні) й проміжні (нормальні). Основні з боку коротких брусків мають пальці завдовжки 300—800 мм, які заводяться в лунки. Лунки — заглиблення (вруби) споруджуються в довгих стінках шурфу. В устя шурфу вкладається перший вінець — прохідна (напрямна) рама, яка має пальці з усіх чотирьох боків.

Поперечний переріз прохідницької рами в світлі повинен дорівнювати перерізові шурфу в проходці. Рама слугує шаблоном, за яким підтримується переріз шурфу й перевіряється вертикальність його стінок.

При закріпленні шурфів застосовується: зрубове (суцільне) вінцеве кріплення; вінцеве кріплення на бабках (стояках); зрубове вінцеве, підвісне; зрубове вінцеве з маскуванням; забивне; металеве каркасне.

Процес зрубового вінцевого закріплювання полягає в тому, що після проходки шурфу на глибину 2—4 м укладається основний вінець, пальці якого заводяться в лунку. На основний вінець послідовно укладаються проміжні, доки не буде встановлено ланку кріплення по всій висоті (рис. 59, а). Висота ланки — це відстань між основ­ними вінцями по верти­калі. Операції заглиблення й закріплювання шурфу повторюються до проходки на проектну глибину. В глинистих породах, що спучуються, між проміж­ними вінцями слід зали­шати невеликі зазори для запобігання поломки вінців.

Для вінцевого кріплення на бабках (рис. 59, б) процес полягає в тому, що після укладки основного вінця по його кутах встановлюються бабки завдовжки 0,8—1,5 м, на шипи яких насад­жують перший проміжний вінець, на нього ставлять наступний комплект бабок і т. д., доки не буде встановлено ланку кріплення заввишки 4—10 м. Горизонтальність укладки вінців перевіряється за ватерпасом, а розташування сторін в одній вертикальній площині — виском. Наведеними способами кріплення зводяться знизу вгору ланками визначеної висоти.

Зрубове вінцеве кріплення застосовується в породах нестійких і середньої стійкості, вінцеве кріплення на бабках — в стійких породах. У породах нестійких або малостійких застосовується вінцеве зрубове підвісне кріплення, зведене згори вниз, тобто за заглибленням

виробки (рис. 60). Вінці прикріплюються один до одного скобами.

Забивне кріплення застосовується при проходці шурфів у пливучих і сипких породах потужністю до 10—12 м (рис. 61): дерев'яний або металевий шпунт забивають на ділянці нестійких порід по контуру шурфу. Шпунти мають щільно прилягати один до одного.

Дерев'яний шпунт застосо­вується за потужності плавунів або піску до 2—4 м, відсутності на­пірних вод; металевий — за по­тужності більше ніж 4 м.

При проходці застосовуються 2 способи забивання шпунта: прямий і косий. При прямому звужується переріз шурфу, проте можливе застосування ударних механізмів; при косому — зберігається переріз шурфу, але забивати шпунт можна лише вручну.

Розглянемо процес закріплення за допомогою забивного кріплення. В стійких породах, які покривають пливун, встановлюється основний вінець. До нього підвішуються на скобах проміжні вінці до початку пливуна. Всередину нижнього вінця вкладається на забій вінець меншого розміру. Між цими вінцями встановлюється шпунт, який заганяється в пливун із таким розрахунком, щоби весь ряд шпунта спускався рівномірно. Одночасно з забивкою шпунта здійснюється прибирання породи.

Шпунт має випереджати забій на 0,2—0,3 м. Після забивки шпунта на всю довжину в забої знову вкладається зовнішній і внутрішній вінці, між якими заганяється наступна ланка шпунта тощо. Шпунт має увійти в підстилаючий пливун породи на 1,5—2 м, після чого переходить на звичайне кріплення. При пошуках і розвідці валунно-галечних і гравійних відкладів проходяться шурфи круглого перерізу з каркасним кріпленням. Шурфи проходяться уступами заввишки 2—4 м, діаметр шурфу в кожному наступному уступі менший від попереднього на 0,2—0,3 м. Діаметр нижнього уступу 0,8—1 м. Після проходження кожного уступу його закріплюють. Конструкція кріплення являє собою циліндричні каркаси, які складаються з металевих кілець і прутів (стояків). По зовнішньому контуру каркасів зводиться опалубка з дощок завтовшки 43—50 мм, завширшки 100—200 мм. Кільця для каркасів здвоєні, виготовляються з кутового заліза 50 х 50 мм, або 30 X 30 мм. Прути виготовляються з круглого заліза діаметром 16—20 мм. Відстань між кільцями в каркасі 0,7—1 м, кількість кілець — від 3 до 5 залежно від висоти уступу.

Закріплювання стовбурів розвіду­вальних шахт. При закріпленні стовбурів шахт застосо­вуються три види дерев'яного кріплення: суцільне (зрубове) вінцеве, вінцеве на бабках, вінцеве підвісне.

Суцільним вінцевим кріпленням закріплюють стовбури шахт, які проходять у слабких або середньостійких породах (f = 4 — 5).

Вінцеве кріплення на бабках (стояках) застосовується при закріпленні стовбурів шахт, які проходять у стійких породах.

Вінцеве підвісне кріплення застосовується для будь-яких перерізів і будь-якої глибини шахт при перетині стійких і середньостійких порід.

При підвісному закріпленні вінці підвішуються один біля одного на відстані 0,7—1,5 м. Між вінцями в кутах (а інколи й у середній частині) встановлюють стояки. Нижче розміщений вінець підвішують до вищого за допомогою гачків-гвинтів з гайками й щільно притягують до стояків. Кожен вінець ретельно розклинюють, а закріплений простір затягують і заповнюють дрібною породою. Опірні вінці встановлюють на відстані до 40 метрів по вертикалі.

Після закріплення ланки гачки-гвинти знімаються, тому що вага вищого кріплення передається на опірний вінець, а також утри­мується розклинкою кожного вінця.

Кам'яні, бетонні та залізобетонні кріплення застосовуються при великому гірському тиску й тривалій службі стовбура шахти (15—25 років і більше). Виконуються у вигляді суцільного циліндра, ланками знизу догори. Висота ланки становить 10—60 метрів. Форма поперечного перерізу шахти — кругла або еліпсоподібна.

Найпрогресивнішим методом закріплення експлуатаційних верти­кальних виробок є збірний залізобетон у вигляді тюбінгів і кілець.

Армування стовбурів шахт. У процесі закріплення шахти проводиться армування стовбура, тобто встанов­лення вандрутів, розстрілів, сходових полиць і драбин.

Вандрути — поздовжні бруски, встановлені по боках стовбура, які слугують для закріплення в них розстрілів. Бруски вандрутів прикріплюються до зрубка стовбура і з'єднуються між собою спеціальною врубкою.

Розстріли являють собою бруски, які встановлюються навхрест стовбура й закріплюються у вандрутах, для чого в останніх виготовляють пази, а на кінцях розстрілів — пальці.

Вандрути й розстріли перерізають стовбур на ряд відділів (підйомні, маршові тощо) і надають більшої міцності кріпленню.

До розстрілів підйомного відділення прикріпляються провідники, по яких рухаються напрямні лапи підйомних пристроїв, а на розстрілах маршового відділення встановлюються драбинні полиці й до них прибивається обшивка, яка відділяє драбинне відділення від підйомного.

Таке ж армування проводиться при проходці глибоких шурфів із поперечним перерізом 4 м.

Кріплення похилих виробок. Конструктивні форми кріплення похилих виробок такі ж, як і в горизонтальних виробках. При кутах нахилу виробки менше ніж 45° застосовуються дверні оклади й арки, при нахилі більше ніж 45° — вінці та кільця.

Техніка безпеки при закріпленні гірничих виробок. Закріплення виробок має прово­дитися в повній відповідності з затвердженим паспортом закріплення.

Необхідно систематично стежити за станом кріплення, а в стовбурах розвідувальних шахт і шурфів перерізом 4 м — за станом справності їх армування. Забороняється працювати у виробках із пошкодженим кріпленням. Під час закріплення всі інші роботи у вибої слід припинити. При закріпленні горизонтальних виробок неповними закріплювальними рамами врозгін відстань між ними не повинна перевищувати: в породах нестійких — 25 см, середньої стійкості — 75 см, стійких — 175 см. У випадку закріплення штанговим кріпленням відстань між закріплюючими рамами прий­мається залежно від ступенів стійкості порід. У породах з тріщинами покрівля повинна мати затяжку з металевої сітки. Встановлювачі штанг повинні працювати в захисних окулярах. Затяжку кріпильних гайок штанг необхідно перевіряти не менше ніж 2 рази на тиждень. Верхняки мають лежати в одній площині, а стояки — розміщені в одну лінію.

Закріплення похилих гірничих виробок з кутом нахилу до 12° проводиться аналогічно закріпленню горизонтальних виробок. При нахилі більше ніж 12° між закріплювальними рамами встановлюються розпірки або ставляться опорні рами. Відстань між опорними рамами залежить від кута нахилу виробки: до 25° — 10—12 м, від 25° до 50° — 4—6 м. Форма закріплювальних рам при куті нахилу виробки до 25° приймається трапецієподібною, при 25°—50° — прямокутною. Закріплювальні рами встановлюються чітко перпендикулярно до поздовжньої осі виробки.

За наявності повзучих порід рами встановлюються з нахилом 3°—10° у відповідний бік. Штангове кріплення рекомендується застосовувати при куті нахилу виробки до 30°.

Встановлення кріплення в вертикальній виробці знизу вгору треба проводити відразу після заглиблення виробки на висоту однієї ланки кріплення. В решті випадків кріплення монтується слідом за заглибленням виробки.

Водовідлив

Загальні відомості. При проходці гірничорозвідувальних виробок часто перетинаються водоносні горизонти, що обводнюють ці виробки. У виробках можливий приплив води також за рахунок фільтрації з поверхневих водоймищ, водоприпливів із старих підземних затопле­них виробок. У поверхневі виробки вода потрапляє також унаслідок стоку атмосферних опадів.

Водоприплив у гірничі виробки залежить від ступеня обводненності гірських порід, від пори року й інших факторів.

Абсолютний водоприплив вимірюється в кубічних метрах за годину чи добу; він змінюється від одиниць до кількох тисяч кубічних метрів за годину. Відносний водоприплив визначають з відношення абсолютного водоприпливу до 1 т видобутої корисної копалини. Відносний водоприплив називається коефіцієнтом водозбагачення. Він досягає 20 й більше.

Наявність води у виробках знижує продуктивність праці прохідників, темпи прохідницьких робіт. Успішна боротьба з водою значною мірою вирішує успіх проходки.

Водовідливом при проходці називають сукупність засобів: при­строїв, призначених для видалення води з виробок на поверхню.

Способи водовідливу. Розрізняють прохід­ницький водовідлив і стаціонарний. Перший застосовується під час проходки гірничих виробок, другий — при розробці родовищ.

Прохідницький водовідлив здійснюється цебрами, ручними й приводними поршневими насосами, гвинтовими й відцентровими насосами, гідроелеваторами та аероліфтами. Стаціонарний водовідлив в основному проводиться відцентровими насосами.

Насоси — механізми, за допомогою яких переміщуються рідини та гази (вакуумнасоси). Насосами рідина переміщується по трубах, одночасно долаючи всі виникаючі при цьому опори за допомогою енергії тиску, який називають напором. Напір вимірюють у паскалях.

Продуктивність насосів вимірюється в кубічних метрах за годину або в літрах за секунду.

За принципом дії та конструкцією насоси поділяються на три групи: 1) поршневі й гвинтові (включаючи ротаційні); 2) відцентрові й пропелерні (включаючи вихрові); 3) безприводні (аероліфти, пневматичні насоси, струменеві тощо). Безприводні насоси діють за рахунок безпосередньої дії однієї плинної речовини (повітря, пари, води або газу) на іншу.

При гірничопрохідницькому водовідливі найчастіше застосовують­ся поршневі, гвинтові, відцентрові насоси та гідроелеваторні пристрої.

Робота насоса будь-якої групи складається з двох основних дій: всмоктування й нагнітання.

Всмоктування відбувається за рахунок різниці атмосферного та всмоктувального тиску камери насоса, необхідної для подавання рідини з зумпфа (резервуара тощо) у всмоктувальну камеру насоса.

Нагнітання здійснюється внаслідок штучно створеного тиску в нагнітальній камері насоса для того, щоби рідину підняти з низького горизонту на високий.

Висота всмоктування залежить від атмосферного тиску, що змінюється залежно від висоти над рівнем моря й метеорологічних умов, а також від температури перекачуваної рідини.

Висота всмоктування зменшується зі зменшенням атмосферного тиску й зі збільшенням перекачуваної рідини. За звичайних умов висоту всмоктування приймають в основному не більше ніж 6—7 м, тому що частина атмосферного тиску (39 • 103—29 • 10 Па) витрачається на подолання різних опорів, які виникають внаслідок руху рідини по трубах, на подолання інерційної дії маси тощо.

Висота нагнітання теоретично не обмежується, залежить лише від міцності матеріалу, з якого виготовлено насос і труби. Практично вона досягає 196 • 10 Па.

Поршневі насоси. Поршневі насосні ус­тановки складаються з насоса певної конст­рукції, приводу до нього, всмоктувального й нагнітального трубопроводів.

У циліндрі / поршневого насоса (рис. 62) переміщується дисковий поршень 2. Герме­тичність поршня в циліндрі досягається за допомогою металевих кілець або шкіряних манжет. До циліндра прикріплено дві кла­панні коробки: всмоктувальна 6 зі всмокту­вальним клапаном 5 і нагнітальна 3 з нагнітальним клапаном 4. При рухові поршня 2 вгору в циліндрі насоса утворюється розріджений простір, внаслідок чого вода з колодязя (наприклад, зумпфа) під дією атмосферного тиску А проходить через прий­мальний клапан 7 і всмоктувальний 5 у всмоктувальну клапанну коробку 6. При пересуванні поршня циліндр 1 заповнюється водою. Коли поршень 2 набуде крайнього положення, приплив води в циліндр припи­няється, клапан 5 під дією власної ваги або пружин закривається. Такий хід поршня називається всмоктувальним.

У багатьох поршневих насосах замість поршня встановлюють плунжер або скалку. Такі насоси мають назву плунжерних (рис. 63), або скальчастих. Плунжерні насоси не потребують точної обробки внутрішніх стінок циліндра завдяки тому, що герме­тичність плунжера досягається відповідно на бивкою сальника 4. Сальники мають прядив'яну, бавовняну, шкіряну, металеву набивку, доглядати яку набагато легше, ніж кільця або манжети пор­шнів. Приймальні кошики (хра-паки) обладнані приймальним клапаном, який використову­ється для утримання води у всмоктувальній трубі перед вмиканням насоса, коли його слід наповнити водою. Храпаки призначені для утримання сто­ронніх тіл, що є у воді. Плунжерні насоси відрізняються більшим терміном служби, навіть при відкачуванні забруднених вод.

В поршневих насосах вода рухається нерівномірно, внаслідок чого виникає значний інерційний опір.

Поиск по сайту: