Проведення гірничорозвідувальних виробок

Загальні відомості. При проведенні виробок застосовуються різні схеми робіт, які зумовлюються властивостями порід, які перетина­ються, типом і перерізом виробок, призначенням і терміном служби, ступенем механізації робіт. Велика кількість геологічних організацій стають на шляхи повної комплексної механізації гірничопро­хідницьких робіт.

Під комплексною механізацією розуміють такий спосіб проведення гірничих робіт, при якому всі основні й допоміжні операції виробничого процесу механізовані, а технічне обладнання для механізації кожної з операцій за своєю потужністю й продуктивністю відповідає потужності й продуктивності ведучих механізмів.

Механізація виробничих процесів забезпечує безупинне зростання продуктивності праці при одночасному зниженні собівартості, створює сприятливі умови для оздоровлення та полегшення праці робітників, зменшує потребу в робочій силі.

Проведення розвідувальних канав і траншей. Цей технологічний процес складається з кількох операцій: розпушення гірської породи, видалення розпушеної породи з виробки й у разі необхідності закріплення виробки.

Розпушення порід здійснюється за різними способами: ручним, механічним, енергією вибуху, кінетичною енергією води тощо.

Видалення породи з канав і траншей здійснюється викиданням вручну, або за допомогою підйомних механізмів. Розпушення й видалення породи поєднується при екскаваторних, скреперних та інших роботах.

Кріплення канав і траншей здійснюється при проходці виробок у нестійких породах для запобігання їх обвалу. Якщо стінки канав і траншей закладаються під1-, кутом до горизонту, меншим ніж кут природного відхилу порід, то вони не закріплюються.

При надходженні води застосовують відповідні водовідливні засоби.

Проходження канав і траншей вручну. Вручну канави (траншеї) проходять у породах І—V категорій. Ручна проходка канав, траншей, шурфів без застосування ВР припускається для розвідки нерудних копалин (кварц, п'єзокварц, туф, мармур, польовий шпат тощо), для випробування при розвідці розсипних родовищ, а також для геологічної зйомки.

Якщо довжина канави велика і її проходять без кріплення, для більшої міцності стінок інколи залишають перемички через кожні 5—10 м.

Якщо канава проходить по схилу, то за наявності водоносних порід роботу починають з нижнього пункту та просуваються угору по схилу, забезпечуючи дренаж (осушення вибою).

Стінки канав під час проходки треба підчищати й вирівнювати, зберігаючи заданий ухил і дотримуючись напряму осі канави. Це важливо для створення безпечних умов праці, для якості випробу­вання й геологічної документації.

До глибини 2,5 м порода викидається безпосередньо на поверхню, а на більшій глибині застосовуються допоміжні засоби, наприклад полиця з дощок, що настилається впоперек канави, на яку прохідник викидає породу з вибою. Потім вона перекидається з полиці вгору.

При проходженні глибоких траншей (канав) для підйому породи з них доцільно використовувати підйомні крани з достатнім вильотом стріли.

Проходження розвідувальних канав із прямовисними бортами без кріплення допускається у щільних стійких породах на глибині не більше ніж 2 м. За умов багаторічної мерзлоти в зимовий період дозволяється проходка канав із прямовисними бортами без кріплення до глибини 3 м (без застосування випалів).

Траншеї вручну дозволяється проходити в щільних стійких породах на глибину до 6 м, при висоті кожного уступу не більше ніж 2 м й ширині берми 0,5 м.

Для запобігання осипанню порід у канаву або шурф при проходці на викид необхідно залишати берму завширшки не менше ніж 0,3 м.

Спускання людей у канави глибиною більше ніж 1,5 м дозволяється лише по драбинах і трапах. Інші способи проходки канав і траншей викладено у § 5 і 7.

Проходження шурфів за звичайних умов. За даними Н. І. Кулічихіна, В. Т. Борисовича, В. І. Плохіх, здебільшого проходять шурфи, які мають площу перерізу 1,25—1,50 м2 (понад 80 %), глибину до 10 м (близько 90 %), для порід до IX категорії буримості включно. Шурфи у породах вищих категорій проходять порівняно рідко.

Технологічний процес при проходці розвідувальних шурфів складається з таких операцій: підготовка майданчика для закладки шурфу Ляка полягає у видаленні каміння, валунів, розчистці від трави-та кущів; розмітка контурів виробки; розпушення (відбойка) породи у вибої шурфу; провітрювання вибою; видача відбитої породи •на поверхню; викладка виданої породи у купки з установленням бирок; кріплення шурфу (якщо це необхідно).

Розпушення породи вибухом, у свою чергу, складається з трьох операцій: буріння шпурів, заряджання їх, підривання зарядів у шпурах.

При проходженні шурфів операції кріплення й вентиляції звичайно не залежать від обраного способу проходки шурфу. Шурфи в міцних стійких породах не закріплюються; але при проходці глибоких шурфів їхнє устя закріплюється на глибині 1 м суцільним вінцевим кріпленням. При проходці нестійких порід припускається відставання кріплення від забою до 1 м (крім окремих випадків проходки — у пливунах, пісках тощо). Кріплення проводиться одразу ж за видаленням породи, що призводить до подовження виробничого циклу. Для його скорочення потрібно вчасно виготовляти деталі кріплення й доставляти їх до місця робіт (дод. 3).

Провітрювання шурфів проводиться до глибини 4—6 м (взимку до 10 м) за рахунок дифузії повітря, на великій глибині — за допомогою ручного відцентрового вентилятора продуктивністю до 15 м3/хв, напором 294 Па.

Водовідлив при незначному водоприпливі (до 0,2 м3/год) здій­снюється за допомогою цебер, при значному — відцентровим і гвинтовим насосами типу 2КМ-6, ПВН-15. Водовідлив не впливає на тривалість виробничого циклу, тому що поєднується з проходкою.

Проходження шурфів вручну «н а кайло» із застосуванням буро-під­ривних робіт. Шурфопрохідні роботи виконуються пере­важно із застосуванням ручного гірничопрохідницького інструменту. Буріння шпурів — одноручне. Підривання зарядів — вогневе. На мілких шурфах працює одна людина, на глибоких звичайно зайнята ланка з трьох осіб — прохідника й двох воротовників. Порода з глибоких шурфів піднімається ручними воротками в цебрах місткістю 0,04 м3. До глибини 2,0—2,5 м порода з шурфу викидається лопатою. Мілкі шурфи в основному не закріплюються.

Проходження шурфів за механізо­ваним способом. У такому випадку застосовуються: для буріння шпурів — ручні електросвердла й ручні перфоратори, залежно від міцності проходжуваних порід; для піднімання породи з шурфу — механічний вороток типу КМПІ-1, гідравлічний навантажувач типу ГШГ-1, шурфопрохідний кран типу КШ-1, прохідна лебідка типу ЛПГЛ-230 тощо; для комплексної механізації робіт — шурфопрохідний агрегат типу ШПА-2А, комплекс типу КМШ, агрегат типу СГА.

Механічний вороток КМШ-1 призначається для піднімання породи з шурфу перерізом до 2 м2 із глибини до 15—20 м.

Шурфопрохідний агрегат ШПА-2А становить комплексну пере­сувну установку, змонтовану на спеціальному причепі. Силова установка складається з дизеля Д-54 й генератора МСА-73-4А. До агрегату додаються компресор КС-ЗМ, а також засоби водовідливу й вентиляції.

Агрегат призначається для буріння шпурів перфораторами, навантаження й піднімання породи, спускання й піднімання ма­теріалів та інструментів, а також прохідників у шурфах перерізу 2,2—3,2 м, завглибшки до 30 м.

Розглянемо проходку шурфу за допомогою агрегату. Перфорато­ром буриться шпур. Після заряджання й підривання виробка провітрюється, для чого використовують вентилятор і тканинний повітропровід. У разі необхідності відкачується вода, для чого за допомопло малої стріли та ручної лебідки в шурф спускається відцет повий насос. Підірвана порода вантажиться грейфером у цебро, яке за допомогою стріли лебідки головного підйому подається на поверхню. Обертанням стріли на 180° порода розвантажується біля шурфу у відвал. Для приведення вибою до робочого стану та подрібнення великих шматків породи слугують відбійні молотки.

Комплекс КМШ складається з підйомного крана КШ-100, електроперфоратора НЕТ1-1-БМ, електросвердла ЕР-15, прохід­ницьких насосів ПВН-15, ПВН-5, відцентрового вентилятора ВМ, пересувної електростанції типу ПЕС-4. Комплекс розбирається на вузли, що дає змогу перевозити їх різним транспортом, навіть і в'ючним, а також переносити вручну силами 2—3 осіб (до 500 м). Агрегат СТА, (самохідний шурфопрохідний грейферний агрегат) складається з таких механізмів та обладнання: автомобільного крана ЛАЗ-690, компресора ВП-3, 4/9, грейфера ВЧ-3, перфоратора ПР-30, пневматичного вентилятора ВП-3. Все обладнання змонтоване на базі трелювального трактора.

Механізована проходка шурфів полегшує важку працю прохід­ників, підвищує швидкість проходки шурфів у 2—3 рази порівняно з ручною, знижує вартість проходки одного метра шурфу не менше ніж у 2 рази.

Проходження шур­фів на «випал» і на «про­мерзання». Проходження виробок відтанням («на випал») і промерзанням застосовується при розвідці водозбагачених долинних розсипів у північних районах країни з мерзлими породами, проходка відтаванням ведеться в мерзлих породах, що перешаровуються, за наявності напір­них вод; промерзанням у водоносних породах, при температурі на поверхні — 10°С і нижче.

Для прискорення розвідувальних робіт одночасно закладається й проходйться низ­ка шурфів..

Відтавання породи здійснюється за до­помогою багаття, розкладеного на вибої виробки (шурфу, канави), в результаті чого порода відтає на глибину 30—50 см; після цього її розпушують і видають на поверхню (рис. 75). При випалі склад робіт такий: спускання дров у шурф (у канаву); укладання випалів і спостереження за належним горінням; очищення виробок від залишків випалу; розпушення й видача на поверхню талої породи; викладання породи в купки, установка бирок на купках.

При проходженні шурфів промерзанням розкритий вибій витри­мується протягом кількох годин залежно від температури на поверхні. Потім шурфи поглиблюються на глибину промерзання породи або на меншу, після чого процес проморожування продовжується. Щоб запобігти раптовому прориву води, періодично перевіряють глибину промерзання штирем або бурінням шпурів. При проморожуванні склад робіт такий: огляд вибою, визначення товщини промерзлого шару, відбивання й розбивання породи; видача породи на поверхню; викладання породи в купки з установкою бирок.

Для пошарового випробування розсипів шурф проходять інтер­валами через кожні 0,2—0,5 м так званими «проходками». Вибрана порода викладається в окремі купки на розчищеному майданчику. Устя шурфу закріплюється репером — «мертвою штангою».

При проходженні шурфів «на випал» і «на промерзання» порода видається на поверхню: для глибини шурфів до 2,5 м — викиданням, для більшої глибини — цебром місткістю 0,04 м3, піднімання цебра здійснюється за допомогою ручного коловорота.

Проходження підземних гірничорозвідувальних виробок. Техно­логічний процес при проходці горизонтальних виробок складається з таких операцій: буріння, заряджання й підривання шпурів; провіт­рювання забою; навантаження відбитої породи у вагонетки; відкатка навантажених вагонеток від вибою до рудникового подвір'я (або устя штольні) та подавання порожняку в забій; кріплення виробки (у разі потреби); настилання шляху.

Порядок і тривалість цих робіт звичайно регламентується за графіком-циклограмою, що відбиває схему технологічного процесу проходки. В циклограмах навантаження й відкачування поєднуються в одну загальну операцію — прибирання.

Технологічний процес проходки похилих виробок складається з таких самих виробничих операцій, що й горизонтальних, але залежно від способу проходки він полегшується, або, навпаки, ускладнюється. Так, при проходці похилих виробок знизу вгору процес проходки полегшується тим, що порода після підривання шпурів відкидається від забою по схилу виробки на значну відстань, а при кутах підйому виробок більше ніж 45° вона вся скочується донизу. Завдяки цьому одразу після провітрювання виробки можна починати буріння нового комплекту шпурів для наступного заходу.

Проходження похилих виробок згори донизу, навпаки, усклад­нюється тим, що обвалена вибухом гірська маса завалює вибій. Вантаження відбитої породи надзвичайно ускладнене, тому що застосування звичайних транспортних засобів стає неможливим.

Проходження вертикальних виробок, аналогічно похилим, прово­диться згори донизу і знизу вгору. Для звичайних способів технологічний процес проходки вертикальних виробок складається з таких операцій: буріння, заряджання й підривання шпурів; провіт­рювання вибою, прибирання породи (навантажування й піднімання); встановлення тимчасового й постійного кріплення (за необхідності).

Крім звичайних, існують і спеціальні способи проходки верти­кальних шахт: цементація, заморожування, штучне пониження рівня підземних вод.

Загальна схема комплексної механізації при проходці горизон­тальних і похилених виробок складається з механізації окремих головних операцій прохідницького циклу — буріння, навантаження й відкачування, кріплення й вентиляції.

В разі вертикальних і похилих виробок кріплення та, особливо, вентиляція мало відрізняються для різних схем механізації. При проходці виробок у міцних стійких породах кріплення відстає від вибою на 15—20 мм і більше та в основному проводиться одночасно з бурінням і навантаженням породи. При проходці в слабких, малостійких породах, де недопустиме відставання кріплення, воно проводиться після кожного циклу відходу слідом за прибиранням, подовжуючи тривалість циклу. Для полегшення й прискорення процесу деталі рудникового кріплення виготовляються на поверхні й надходять у вибій для встановлення в готовому вигляді.

Вентиляція після кожного підривання шпурів у вибої проводиться за допомогою вентиляторів відокремленого провітрювання та в прохідницькому циклі триває від 15—20 до 30—40 хв. Нарощування вентиляційних труб відокремленого провітрювання поєднується в часі з іншими операціями, а на тривалості циклу не позначається.

На рис. 76 зображено 7 основних схем комплексної механізації при проходженні горизонтальних виробок.

Схема І. Буріння проводиться легкими ручними перфораторами без застосування допоміжного устаткування. Відбита після вибуху порода навантажується у вагонетки вручну стрічковим навантажу­вачем. Порожні вагонетки подаються під навантаження почергово. Обмін навантажених вагонеток на порожні здійснюється на роз'їзді (20—100 м від вибою). Умови застосування: проходження виробок невеликого перерізу в породах м'яких і нижче середньої міцності.

Схема II. Буріння проводиться важкими ручними перфораторами із застосуванням пневмопідтримки. Навантаження відбитої породи здійснюється вручну на подовжений стрічковий перевантажувач. Подача порожняка здійснюється составами по 3—4 вагонетки, завдяки чому скорочується час на обмін вагонеток. Умови застосування: проходження виробок невеликого і середнього перерізу в породах середньої міцності.

Схема НІ. Буріння проводиться колонковими перфораторами. Відбита гірська маса навантажується пересувним скреперним навантажувачем.

Вагонетки подаються почергово. Обмін вагонеток відбу­вається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах, коли не вимагається висока швидкість проведення виробок (до 60—65 м на місяць).

Схема IV. Буріння проводиться колонковими перфораторами, навантаження відбитої породи за допомогою одночасної роботи скреперних установок, одна з яких відгортає породу від вибою, звільняючи його найскоріше для буріння наступного комплекту шпурів, а інша — навантажує породу в вагонетки. Обмін вагонеток відбувається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах зі швидкістю 100 м на місяць і більше.

Схема V. Буріння проводиться колонковими перфораторами, змонтованими на буровій каретці, вантаження — навантажувальними машинами. Вагонетки подаються почергово. Обмін вагонеток відбу­вається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах; швидкість проходки 150 м на місяць і більше.

Схема VI. Буріння проводиться колонковими перфораторами, змонтованими на каретці; навантаження — шляхом одночасної роботи двох навантажувальних машин, одна з яких переносить породу на 8—10 м від вибою, а інша — вантажить цю породу в вагонетки. Обмін вагонеток здійснюється на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах; швидкість проходки — 200 м і більше на місяць.

Схема VII. Буріння здійснюється колонковими перфораторами, змонтованими на каретці; навантаження породи — за допомогою навантажувальної машини й подовженого стрічкового перевантажу­вача. Порожняк подають поїздами; обмін поїздів — на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок великого й середнього перерізу в породах різної міцності, але здатних подрібнюватися після вибуху на шматки розміром не більше ніж 150 мм у перерізі; швидкість проходки до 200 м на місяць і більше.

Згадані механізації проходження виробок горизонтального розта­шування не вичерпують усіх можливих поєднань використованого обладнання й організації прохідницьких робіт. У поданих схемах за наявності електроенергії можливо замінювати пневматичне буріння шпурів бурінням електросвердлами; одні навантажувальні й транс­портні засоби — іншими (наприклад, бункер — потягами, наванта­жувально-транспортними машинами тощо). З наведених схем можна скласти низку похідних.

Отже, вибираючи певну схему механізації проходження виробки, необхідно враховувати: характер укладання виробки (горизонтальна, вертикальна, похилена); розміри поперечного перерізу й довжину виробки; фізико-механічні властивості порід, по яких проходить виробка (міцність, об'ємна вага, шматкуватість, розпушуваність тощо); необхідну швидкість проходження, встановлену за планом розвідувальних робіт.

Проходження канав у мерзлоті (Японія). Оригінальна технологія проходки канав у мерзлоті вбирає операції нарізки на блоки й відокремлення їх від масиву за допомогою БПР (буропідривних робіт) і вантажнопідйомної техніки. Після нарізки двох крайніх та однієї середньої поздовжніх і необхідної кількості поперечних щілин в одну з крайніх опускають жорстку штангу, до кінця якої прикріплюють кумулятивний заряд. Підриванням таких зарядів отримують горизонтально розташований у виробці отвір. Послідовно створюється декілька отворів, розташованих уздовж виробки. В одну з крайніх поздовжніх щілин до рівня отвору на шнурі опускають вантаж, який продувають крізь отвір струменем стисненого повітря з повітряної магістралі. Після проходу через отвір під дією струменя стисненого повітря вантаж потрапляє в протилежну щілину. В цю ж щілину транспортований вантажем через отвір проходить шнур, який витягується на поверхню стрижнем, споряд­женим на кінці гаком. За допомогою шнура крізь отвір щілини під відокремлюваний блок породи підводиться стропа. На наборі таких строп, проведених згаданим шляхом через низку отворів, за допомогою вантажопідйомного механізму блок породи відривається від масиву й транспортується з виробки в кузов транспортного засобу або на борт виробки.

Поиск по сайту: