Погрузка и подъем грунта на поверхность.

Погрузка грунта в стволах производится механическими пневмогрузчиками грейферного типа, которые выпускаются с ручным вождением по забою (КС-3) и с механическим (КС-2у/40, КСМ-2У, КС-1МА). Пневмогрузчики с ручным вождением используются при проходке стволов небольшой глубины.

Пневмогрузчик КС-3 (рис. 3.3) состоит из шестилопастного грейфера (4) вместимостью 0,22 м³, пневмоподъемника (1), водила (3) и пневмосистем (2): Его достоинства – низкая стоимость, небольшой срок подготовительных работ (10–15 мин); недостатки – небольшая производительность (до 15 м³/ч) и сложность ручного вождения грейфера массой 900 кг. Пневмогрузчик КС-3 применяют при проходке стволов шахт глубиной до 150–200 м.

Рис. 3.3 – Пневмогрузчик КС-3

В стволах большей глубины погрузка грунта производится погрузочными машинами с механизированным вождением грейфера.

Подъемная установка при проходке вертикальных стволов шахт служит для спуска и подъема людей, подъема грунта, спуска материалов, спуска и подъема инструментов. В комплекс оборудования проходческого подъема (рис. 3.4) входят копер (3), подъемная машина (1) с канатом (2), прицепное устройство (6), бадья (7), направляющая рамка (5) и направляющие канаты (4), проходческий полок (8). Сложность подъема при сооружении ствола обусловливается постоянно растущей глубиной ствола, в результате чего изменяется режим работы подъема. При сооружении стволов применяют двухконцевые или одноконцевые подъемные установки. При двухконцевой установке, две бадьи прицеплены к канатам подъемной машины, груженая бадья движется вверх, а порожняя – вниз, в это время третья бадья отцеплена от каната и находится в забое под погрузкой.

Рис. 3.4 – Комплекс оборудования проходческого подъема

При одноконцевом подъеме в движении по стволу находится одна порожняя бадья, которая опускается на забой, вторая бадья, отцепленная от каната, находится под погрузкой.

В настоящее время применяются проходческие бадьи БПС и БПСМ вместимостью 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,3; 3,5; 4,5; 5; 6,5; 8 м³.

Надшахтный копер, при сборной обделке стволов сооружают из тюбинговых колец. При монолитной обделке стволов копер сооружают из металлического проката с обшивкой.

Временное крепление.

При сооружении стволов шахт для восприятия горного давления и изоляции применяется постоянная крепь (обделка). В случае необходимости устанавливают временную крепь. Применение только обделки характерно для сооружения стволов по совмещенной схеме производства работ, а применение временной и постоянной крепи – при последовательной и параллельной схемам работ.

Временная крепь предохраняет обнаженные стенки ствола от обрушения или отслаивания грунта до возведения обделки. При проходке стволов со сборной обделкой, когда углубление забоя производится на одно кольцо, временная крепь применяется редко. При сооружении стволов по последовательной или параллельной схеме с монолитной обделкой временному креплению подлежат значительные участки. Для крепления стволов круглой формы используют инвентарную крепь на металлических кольцах (рис. 3.5), Обычно кольцо состоит из четырех–восьми сегментов, изготавливаемых из швеллерных балок № 16–22, соединенных между собой накладками и штырями. Нижнее кольцо (4) подвешивают к верхнему кольцу на подвесках Z-образной формы из круглой стали диаметром 25–30 мм, через 1,5–2 м по периметру кольца. Расстояние между кольцами по вертикали принимают 0,7–1,2 м в зависимости от крепости грунта. Между кольцами забивают стойки (3) диаметром 10–12 см из дерева или из стальных труб диаметром 100 мм для придания крепи жесткости в вертикальном направлении. За кольца затягивают доски или горбыли (1) толщиной 30–50 мм, а пустоты между затяжкой и стенкой заполняют грунтом. Верхние концы крючьев первого кольца каждого участка заделывают в опорный башмак обделки, а нижние на 0,3–0,5 м выпускают ниже башмака и на них подвешивают первое кольцо временной крепи следующей заходки.

Рис. 3.5 – Инвентарная крепь на металлических кольцах

Все сегменты каждого кольца опускают в ствол одновременно. Погрузку грунта в период возведения крепи не производят.

В крепких, трещиноватых грунтах может быть применен набрызгбетон, который наносится на стенки ствола с подвесного полка, или анкерная крепь в сочетании с металлической сеткой.

Длина участка с временной крепью не должна превышать 40 м.

Монтаж сборной обделки

В ствол отдельные тюбинги опускают на траверсе (5) (рис. 3.6), которая подвешена к канату (6) подъемной машины. У забоя тюбинг (4) освобождают и перецепляют с помощью траверсы (3) к тросу (2) тельфера (1).

Рис. 3.6 – Схема подвески тюбингов с помощью тельфера

 

Если на строительстве отсутствует тельфер, то применяют специальное устройство для подвески тюбингов (рис. 3.7), которое состоит из редукторной лебедки (3) с крановой стрелой (5) и поворотного круга (4), расположенных на подвесном полке (2). Тюбинг (7) подают захватом (6) к месту установки, центрируют оправками, устанавливают болты и закрепляют их гайками. Полок подвешен на канатах (1) к двум пятитонным лебедкам.

Рис. 3.7 – Устройство для подвески тюбингов

 

В качестве гидроизоляционных работ выполняются следующие операции: первичное нагнетание цементно-песчаного раствора за обделку, третье-четвертое кольцо, контрольное нагнетание цементного раствора с отставанием от забоя на 8–10 колец, очистку швов между тюбингами и их последующую чеканку.

Возведение монолитной бетонной обделки

Прогрессивная технология бетонных работ при любой схеме сооружения ствола основывается на применении переносной металлической опалубки и бетононасосов.

При последовательной схеме организации работ возведение бетонной обделки производится после проходки ствола на глубину звена (25–40 м). В устойчивых грунтах на дне забоя сооружают опорный венец (башмак), устраивают настил из досок, на котором устанавливают первую секцию металлической опалубки. Опалубка состоит для удобства спуска и установки в стволе из отдельных сегментов, соединяемых болтами; диаметр ее равняется внутреннему диаметру обделки ствола, высота чаще всего составляет 1 м. После проверки правильности установки секции опалубки ее раскрепляют и пространство между ней и стенками ствола заполняют слоями бетонной смеси, которая уплотняется. После окончания укладки бетона на высоту секции на нее устанавливают следующую, соединяют их болтами и затем продолжают возводить обделку. Бетонирование второй и последующих секций производят с подвесного двухэтажного полка, на нижнем этаже которого находятся рабочие, а верхний этаж является предохранительным. При установке всех секций опалубки временную крепь разбирают для повторного использования.

На участке с неустойчивыми грунтами допускается оставление временной крепи в бетоне. Для установки расстрелов при бетонировании в обделке оставляются лунки. В опорный венец заделывают крючья для подвески первого кольца временной крепи при дальнейшей проходке ствола.

Разборку опалубки производят после набора бетоном достаточной прочности обычно через 3–5 суток.

При параллельной схеме организации работ сооружают опорный башмак на расстоянии 10–15 м от забоя. Для этого опускают натяжную раму, выдвижные пальцы которой подводят под кольцо временной крепи. На выдвижные пальцы натяжной рамы укладывают кольцо из таких же балок, как кольцо временной крепи, на них укладывают поддон из досок толщиной 40 мм, на котором устанавливают секцию металлической опалубки. На поддон настилают толь и на него насыпают слой песка толщиной 10–15 см. Далее за опалубку укладывают бетон, опускают подвесной двухэтажный полок и возводят обделку так же, как и при последовательной схеме работ. Временную крепь снимают и выдают на поверхность. При параллельной схеме скорость сооружения ствола на 30% выше последовательной.

При совмещенной схеме организации работ по сооружению ствола шахты бетонную обделку возводят сверху вниз вслед за подвиганием забоя, а быстротвердеющую бетонную смесь укладывают снизу вверх за передвижную металлическую опалубку.

Из основных конструкций металлических опалубок наибольшее распространение получили секционные опалубки. Секции изготавливают из листовой стали толщиной 6–8 мм и усиливают ребрами жесткости из стальных уголков. Опалубка имеет поддон, она легко отрывается от бетона с помощью стальных стяжек (фаркопфов), при этом ее диаметр уменьшается на 100–200 м, что обеспечивает перемещение ее по стволу. Подвешивается опалубка в стволе на четырех канатах, рабочая высота ее 3–4 м. Применение указанной технологии значительно повысило производительность труда и скорость возведения обделки ствола шахты.

При параллельно-щитовой схеме организации работ возведение бетонной крепи производится сверху вниз со значительным отставанием от забоя. Работы по выемке грунта и возведению монолитной бетонной обделки производятся одновременно на различной высоте в стволе. Схема применима в относительно устойчивых грунтах и имеет более длительный подготовительный период в связи с монтажом и демонтажем оборудования по сравнению с совмещенной технологической схемой.