Проходческие комплексы для проведения вертикальных выработок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Проходческие комплексы для проведения вертикальных выработок

1. Комплексы оборудования для проведения восстающих

При строительстве и реконструкции шахт одним из наиболее трудоемких видов работ является проходка восстающих. Объем таких работ на рудниках достигает 600 км в год. Восстающие проводятся по вмещающим породам, либо по руде, как правило, прямоугольной формы с использованием мелкошпурового способа отбойки. В породах ограниченной крепости возможен буровой способ проведения восстающих круглой формы.

Проходить восстающие с помощью комплексов типа КПВ можно практически в любых условиях при наличии в забое устойчивых пород. При неустойчивых породах восстающий крепят сплошной венцовой или анкерной крепью с металлической сеткой и набрызгбетоном. Проходка восстающих с помощью комплекса КПВ имеет следующие преимущества по сравнению с обычным способом проходки: скорость проходки в 3-4 раза и производительность труда в 1,5-1,8 раза выше, а себестоимость на 30-40% ниже. Кроме того, повышается безопасность труда проходчиков и снижается трудоемкость работ в несколько раз.

Скорости проходки восстающих обычным способом в породах с f=8…12 редко превышают 25-30 м/мес, тогда как скорость проходки с помощью комплекса КПВ при одном забое может достигать 200 м/мес.

Наиболее широкое применение при проведении восстающих квадратной формы в породах повышенной крепости получили комплексы типа КПВ, КПН и КПРС. Комплекс типа КПВ представляет собой самоходную кабину с рабочим полком, которые с помощью пневмодвигателя с редуктором перемещаются по монорельсу. Монорельс крепится металлическими клиновыми штангами (анкерной крепью) к висячему боку выработки. С полка производится обуривание забоя телескопными перфораторами и заряжение шпуров при проведении восстающей выработки. В период производства взрывных работ полок с кабиной опускается вниз и размещается в специальной камере. Сжатый воздух к пневмодви-гателю управления подается по шлангу, автоматически наматываемому на лебедку. Подача сжатого воздуха и воды к перфораторам производится по трубам, подсоединенным к монорельсу. Таким образом, с помощью ходового полка обеспечивается транспорт рабочих к забою и из забоя в зависимости от последовательности выполнения технологических операций. В момент обуривания и заряжения забоя рабочие дополнительно защищены предохранительным зонтом. По мере проведения восстающего наращиваются и закрепляются монорельс, трубы подвода воды и воздуха. Монорельс состоит из отдельных секций длиной 0.75 и 1.5 м с тремя встроенными трубами, две из которых служат для подвода сжатого воздуха и одна - для воды. Одна воздухопроводящая труба используется для вентиляции проводимой выработки,

В процессе выполнения проходческого цикла бурильщик в кабине поднимается в забой, выходит на полок, обуривает забой и заряжает шпуры. В момент выполнения взрывных работ полок отводится в камеру. С помощью механизированного полка обеспечивается доставка в забой вспомогательных материалов, в том числе и очередных секций монорельса. Полок связан с монорельсом цевочным зацеплением и в целях безопасности снабжен двухэкцентриковыми ловителями ходовой части и полка. По окончании проходческих работ оборудование демонтируется в обратной последовательности. Комплекс КПВ позволяет проводить выработки длиной до 160 м.

Для проходки восстающих в условиях неустойчивых боковых пород используют комплекс типа КПК, работающий с одновременным возведением сплошной венцовой крепи. В отличие от комплекса КПВ он снабжен дополнительным проходческим щитом, выполненным в виде съемного каркаса.

Проведение восстающих с углом наклона 30°-60° и длиной до 120 м производится комплексом типа КПН. Комплекс оборудован двумя бурильными агрегатами АБ-2 с манипуляторами и перфораторами типа ПР-30К, расположенными на канатно-поршневых податчиках. Порядок ведения горнопроходческих работ аналогичен типовому при проведении выработок комплексом КПВ.

При проведении группы восстающих, близко расположенных друг к другу, используют проходческий комплекс КПРС-1. Комплекс обеспечивает возможность одновременного проведения до четырех смежных восстающих. Разворот полка при переезде от одного восстающего к другому осуществляется на специальном поворотном устройстве, состоящем из крестовины, к которой крепятся четыре концевых секции с роликами.

При использовании любого из рассмотренных самоходных полков проходческий цикл состоит из следующих операций: погрузка отбитой породы, дистанционный отбор проб воздуха в восстающей, подъем полка к забою, приведение забоя в безопасное состояние, наращивание монорельса, бурение, заряжение и взрывание шпуров, проветривание забоя. Перед бурением шпуров полок подвешивается к монорельсу на предохранительную цепь. Для защиты от вибрации в момент бурения рабочие располагаются на специальной виброзащитной площадке. В целях безопасности работ через каждые 8-9 промежуточных секций устанавливают усиленную секцию монорельса. Проветривание осуществляется по комбинированной схеме. По специальной трубе монорельса от общешахтной магистрали в забой подается чистый воздух. Отсос воздуха производится дополнительным вентилятором, установленным у устья выработки. Отбор проб воздуха производится дистанционно.

Средние показатели проведения восстающих комплексами типа КПВ от 200 до 1600 м/месяц. Параметры основных типов комплексов для проведения восстающих представлены в табл. 1.

Таблица 1

При проходке восстающих бурением распостранение получил комбайн 2КВ. Достоинствами способа являются безопасность работ, невысокие затраты на проходку и крепление выработок, почти полная механизация работ по проходке.

Комбайн спускается в шахту по частям. Он монтируется в камере на двух швеллерах, уложенных на бетонную подушку. Камеры сооружаються как на нижнем, так и на верхнем горизонте. При установке комбайна на верхнем горизонте сверху вниз бурится передовая скважина диаметром 270 мм. После выхода бурового инструмента на нижний горизонт к нему крепится разбуриватель и скважина расширяется снизу вверх на всю высоту. Процессом бурения управляют со специального пульта; все операции по наращиванию и демонтажу бурового става механизированы.

2. Комплексы оборудования для проведения стволов БВР

Институтом ЦНИИПодземмаш совместно с шахтостроителями и машиностроителями для проходки стволов буровзрывным и комбайновым способом созданы комплексы оборудования, которые классифицируют по следующим основным признакам:

по назначению - для проходки устьев стволов глубиной до 50 м, неглубоких стволов (до 300 м), стволов средней глубины (300 - 700 м) и глубоких (более 700 м);

по диаметру ствола в свету - для стволов малого диаметра (4-4,5 м), среднего (5-6,5 м) и большого (7-9 м);

по способу проходки - буровзрывным или комбайновым способом;

по механизации бурения шпуров - с ручным и механизированным бурением;

по типу погрузочной машины - с ручным и механизированным. вождением грейфера;

по емкости породных бадей - с бадьями малой емкости (до 2 м³), средней емкости (2-4 м³) и большой емкости (5 м³ п более);

по схемам проходки - для последовательной, совмещенной и параллельной схем.

Последовательная схема проходки с временным креплением в настоящее время признана неэкономичной в связи с малой скоростью проходки, высокой стоимостью и трудоемкостью возведения временной крепи. Эта схема применяется в очень редких случаях, когда невозможна проходка ствола по совмещенной схеме, т.е. при проходке стволов специальными способами по обводненным неустойчивым породам.

Наиболее распространенной является совмещенная схема проходки с возведением постоянной бетонной или тюбинговой крепи из забоя, при которой частично совмещаются во времени крепление и погрузка породы.

Параллельная схема с возведением постоянной крепи с подвесного полка предусматривает полное совмещение во времени крепления и погрузки породы и использование щита-оболочки, заменяющего временную крепь на участке от полка до забоя.

Эта схема экономически целесообразна для проходки глубоких стволов (более 700 м) и для скоростных рекордных проходок.

Комплексы оборудования для проходки устьев и неглубоких вертикальных стволов

При проходке устьев и неглубоких стволов в обычных горно-геологических условиях применяют разработанные ЦНИИподземмашем комплексы типа КПШ, «Темп».

Проходку устьев и неглубоких стволов в сложных горно-геологических условиях осуществляют с применением комплексов оборудования с опускной крепью в тиксотропной рубашке, а также комплексов оборудования, предназначенных для цементации.

Комплекс оборудования КПШ предназначен для проходки устьев и стволов глубиной до 50 м.

Рисунок 1. Комплекс оборудования КПШ

В состав комплекса К.ПШ (рис. 1) входит автокран 1 К-161 или МКП-25, пневмо-погрузчик 6 К.С-ЗМ, подвесная опалубка 5, проходческие лебедки 7, предназначенные для подвески опалубки, экскаватор 3 ЭШ-1514, бадья 4, универсальная рама 2 с деревянным или металлическим настилом, лоток 9 для бетонной смеси и перегрузочный бункер 8 со ставом труб для подачи бетона в заопалубочное пространство.

Комплексы оборудования «Темп-1» и «Темп-2» предназначены для проходки устьев и неглубоких стволов без предварительного рыхления плотно связанных грунтов, а также в неустойчивых грунтах.

Одноканатный грейфер комплекса «Темп-1» вместимостью 0,8 м³ подвешивается к стреле крана грузоподъемностью 16 т. Он состоит из каретки, поворотного блока, вертлюга с дужкой, штанги с буфером, роликов направляющих челюстей, нижней и верхней траверс, тяг.

Грейфер комплекса «Темп-2» отличается от грейфера комплекса «Темп-1» устройством для разгрузки.

Техническая характеристика комплексов «Темп-1» и «Темп-2»:

Тип комплекса……………. «Темп-1» «Темп-2»

Категория крепости разрабатываемых грунтов

по СНиП………………. I-III I-II

Диаметр ствола, м: в

проходке……………. 5,2 4,3

в свету………………. 4,9 4,0

Максимальная глубина ствола, м……. 25 12

Скорость проходки, м/смену………. 1,0 0,8

Установленная мощность электродвигателей, кВт 16 13

Вместимость грейфера, м³………. 0,8 0,5

Основные размеры, мм: высота………………. 3075 2645

диаметр описанной окружности при открытых

челюстях……………… 2280 1560

Масса грейфера с породой, т………. 5 3,2

Масса грейфера, т…………. 3,7 2,4

Комплексы оборудования для проходки стволов средней глубины

При проходке стволов средней глубины (от 200 до 700 м) наибольшее применение получили комплексы КС-2у и 2КС-2у.

Комплекс КС-2у имеет породопогрузочную машину КС-2у/40 с одним грейфером, подвесной проходческий полок, снабженный гидрораспором, забойную передвижную металлическую опалубку, оборудование для спуска в ствол бетонной смеси, включающее приемный бункер, бетонопровод, телескопическое устройство и гибкий бетонопровод. Взорванная порода из забоя ствола выдается на поверхность бадьями перемещающимися вместе с рамками по направляющим канатам. Воду из забоя откачивают подвесным проходческим насосом ППН-50-12 м.

Ствол оборудуют спасательными лестницами ЛС-1 или ЛС-2, а также вентиляционным трубопроводом и трубопроводом для подачи сжатого воздуха. Бурение шпуров в забое ствола производят бурильными установками БУКС-1М.

В отличие от комплекса КС-2у комплекс 2КС-2у предусматривает использование двухгрейферной породопогрузочной машины 2КС-2у/40.

Техническая характеристика комплексов оборудования для проходки стволов средней глубины:

Тип комплекса……………. КС-2у 2КС-2у

Диаметр ствола в свету, мм………. 4000-6500 7000-8000

Глубина ствола, м…………. 200-700 200-700

Глубина шпуров, м…………. 4,5 4,5

Тип погрузочной машины………. КС-2у/40 2КС-2у/40

Вместимость грейфера, м³………. 0,7 0,7

Число грейферов…………… 1 2

Производительность погрузочной машины,

м³/мин 1,0-1,4 2,0-2,7

Вместимость бадьи, м³…………. 3-4-5 3-5

Число подъемных машин………. 2 2-3

Высота забойной опалубки, м……… 3-5 3-5

Масса оборудования, расположенного

в стволе, т………………. 70 90

Комплексы оборудования для проходки глубоких стволов

Проходку глубоких стволов осуществляют комплексами КС-2у и 2КС-2у. Для достижения высоких скоростей проходки глубоких вертикальных стволов применяют проходческий комплекс ДШП-1.

Техническая характеристика комплекса ДШП-1

Диаметр ствола в свету, мм………………. 5500

Число перфораторов…………………. 18-19

Глубина шпуров, м…………………. 4,5-5

Тип погрузочной машины………………. КС-1МА

Вместимость грейфера, м³………………. 1,25

Продолжительность цикла погрузки, с……. 30-35

Производительность погрузочной машины, м³/ч………. 100-120

Вместимость бадьи типа БПСМ, м³……………. 4,5

Число бадей………. 3

Число подъемных машин………………. 2

Высота передвижной опалубки, м……………. 5,1

3. Комплексы оборудования для проведения стволов бурением

Проходка стволов буровзрывным способом обусловливает наличие людей в забое ствола, работа которых протекает в весьма тяжелых условиях при шуме, вибрациях, капеже.

Проходка стволов буровыми установками не требует в процессе проходки присутствия в стволе людей. Это отличие способа проходки стволов бурением выдвигает его в число прогрессивных способов производства работ в определенных горно-геологических условиях. Наиболее эффективно способ бурения может быть применен при проходке стволов в слабых водоносных породах, где проходка обычным буровзрывным способом невозможна. В этих условиях, кроме бурения, возможна проходка ствола специальным способом с замораживанием пород, однако последний способ дорогостоящий, с невысокими темпами и не всегда обеспечивает безопасность работ. Проходка стволов бурением позволяет механизировать и автоматизировать почти все процессы сооружения ствола, кроме тампонажа.

Несмотря на перспективность и относительное совершенство способа бурения стволов, он в настоящее время из-за ряда недостатков не имеет широкого применения.

Существующие установки для бурения стволов диаметром 3,5 м и выше при строительстве шахт имеют сравнительно небольшую область применения, так как ими наиболее эффективно бурить в слабых породах и породах средней крепости. Количество же стволов, проходимых только в слабых породах и породах средней крепости, незначительно. Большинство стволов строящихся шахт залегает в породах различной крепости.

Бурение стволов и скважин большого диаметра характеризуется разрушением породы исполнительным органом, управляемым с поверхности. При этом для удержания стенок ствола от обрушения и для выноса породы на поверхность ствол заполняется глинистым раствором, циркулирующим в процессе бурения. При бурении в породах средней крепости для выноса разбуренной породы может быть, использован также сжатый воздух и различного рода пенообразователи.

Применение буровых установок для проходки стволов диаметром 3,5 м и выше в шахтном строительстве ограничено тем, что бурение нельзя производить на подработанных участках, так как при пересечении нарушенных пород промывочный раствор будет уходить по трещинам в старые выработки. Процесс бурения не вписывается в общий цикл строительства шахт и удлиняет его, так как невозможно одновременно бурить ствол и производить работы по строительству надшахтного здания, по монтажу постоянного копра и подъемных машин. При бурении стволов невозможно производить рассечку промежуточных горизонтов.

Несмотря на эти недостатки, способ бурения стволов имеет преимущества перед специальными способами проходки, а в отдельных случаях и перед буровзрывным. Основными показателями, определяющими прогрессивность способа проходки бурением, являются условия работы и производительность труда.

Достоинством бурения стволов и скважин большого диаметра является исключение подземного труда, высокая степень комплексной механизации производственного процесса и возможность его автоматизации.

Установки для бурения стволов и скважин большого диаметра классифицируют по следующим основным признакам:

по исполнительным органам - для сплошного, кернового и комбинированного бурения;

по крепости буримых пород - для пород с f ? 3, для пород, средней крепости и с f= 3-6 и крепких с f? 6-8;

по расположению буримого ствола - для бурения стволов с поверхности без выхода и с выходом на горную выработку и для бурения в подземных условиях;

по направлению бурения основного исполнительного органа (расширителя) - сверху вниз или снизу вверх;

по месторасположению привода - на поверхности, на горной выработке или на исполнительном органе;

по фазности бурения - бурение в одну фазу или в несколько фаз.

Установки для бурения стволов, не имеющих выход на горную выработку, от установок для бурения стволов, имеющих выход на горную выработку, отличаются технологией бурения и конструкцией исполнительного органа.

В установках для бурения стволов, не имеющих выход на горную выработку, исполнительный орган первой фазы обеспечивает бурение ствола диаметром 2-3 м. Диаметр и количество последующих фаз бурения зависит от крепости пород и мощности привода исполнительного органа. Бурение всех фаз осуществляется сверху вниз. Вынос породы во всех фазах производится циркулирующим промывочным раствором.

В установках для стволов, имеющих выход на горную выработку, исполнительный орган первой фазы имеет диаметр 0,5-0,7 м. Вторая и последующие фазы бурятся (расширяются) сверху вниз или снизу вверх. В первой фазе вынос разбуренной породы осуществляется глинистым раствором или сжатым воздухом, а во второй и последующих фазах разбуренная порода самотеком сбрасывается на горную выработку, откуда вагонетками доставляется на поверхность или используется для закладки выработанного пространства.

При расширении передовой скважины снизу вверх исполнительный орган (расширитель) доставляется в шахту на горную выработку к месту выхода передовой скважины, где соединяется с буровой колонной, опущенной по скважине с поверхности.

Установки для бурения стволов и скважин большого диаметра в подземных условиях технологически работают аналогично установкам для бурения с поверхности на горную выработку, однако отличаются от последних меньшими габаритами отдельных узлов, размеры которых позволяют доставлять оборудование в шахту и транспортировать его по горным выработкам, а также требованиями правил безопасности к электрооборудованию.

По месторасположению привода установки бывают с приводом, расположенным на поверхности (или на горной выработке), т.е. с выносимым приводом, и с приводом, расположенным непосредственно на исполнительном органе.

Установки с выносным приводом обычно называют установками с роторным приводом. В установках с приводом на исполнительном органе в качестве привода используются гидравлические турбины (турбобуры) или электропривод.

При бурении стволов с глинистым раствором применяется два вида промывки - прямая и обратная (эрлифт). При прямой промывке глинистый раствор к забою ствола подается грязевыми насосами по буровой колонне и после обмыва забоя поднимается по всему сечению ствола, захватывая при этом с забоя разбуренную породу. Прямая промывка для выноса бурового шлама по всему сечению ствола требует установки насосов большой производительности. Поэтому прямая промывка применяется главным образом при бурении скважин большого диаметра. При обратной промывке глинистый раствор по стволу движется вниз, омывает забой и вместе с буровым шламом поднимается по буровой колонне на поверхность. Циркуляция обеспечивается за счет напора, создаваемого эрлифтом или насосами. При обратной промывке, благодаря малому сечению буровой колонны относительно сечения ствола, скорость потока в буровой колонне в сотни раз больше, чем по стволу, а следовательно, поток раствора по буровой колонне может выносить с забоя более крупные куски бурового шлама.

Установки для бурения стволов являются комплексными сооружениями, включающими несколько видов оборудования с различным технологическим назначением.

Литература

оборудование буровзрывной комбайновый бурение

1. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. М., Недра, 2001.

2. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. М., Недра, 2004.

3. Мельников. Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., Недра, 2001.

4. Новожилов М.Г. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2001.

5. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 2009.

6. Ржевский В.В. Открытые горные работы. - Ч. ЙЙ. Технология открытых горных работ. М., Недра, 2005.

7. Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 2005.

Размещено на Allbest.ru