способ открыто-подземной проходки вскрывающих наклонных горных выработок (стволов)

Формула изобретения

1. Способ открыто-подземной проходки вскрывающих горных выработок (стволов), включающий предварительную подготовку фронта подготовительных работ путем оборудования промплощадки, согласно технологической схеме проходки стволов подземным способом, начиная с устья ствола и части ствола по наносам путем выемки с погрузкой грунта в забое ручным инструментом, выдачи грунта и доставки элементов крепи в разобранном виде концевой откаткой по стволу с установкой предохранительного барьера, сборки и установки металлокрепи в забое согласно шагу крепления с усилением в виде шестигранника электросваркой, проветривания вентилятором местного проветривания, откачки грунтовой воды из забоя насосами, отличающийся тем, что предварительно по заданному направлению до сооружения промплощадки с нулевой отметки пробирают по наносам открытую траншею землеройной техникой на длину, согласно горнотехноэкономическому расчету и паспорту проведения стволов, затем на дне траншеи в наносах монтируют с нулевой отметки устье и горную выработку - ствола грузоподъемными средствами и по мере возведения крепления горной выработки - ствол обратно траншею в наносах засыпают вынутым грунтом с оставлением просвета с забойной стороны, при этом проветривают стволы естественной тягой, воду откачивают землеройной техникой - ковшом экскаватора вместе с выемкой грунта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сборку элементов рамной крепи, арочной с обратным сводом, кольцевой и др., с усилением в виде шестигранника с электросваркой, осуществляют на нулевой отметке по шаблону сечением согласно паспорту проведения стволов и монтируют в собранном виде с шагом установки согласно паспорту.

3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что дно траншеи в наносах в сечении допрофилируют ручным инструментом, согласно профилю обратного свода рамной крепи, укладывают по периметру свода элементы крепления в виде железобетонной затяжки (тюбингов), затем на подготовленный свод устанавливают рамную крепь и закрепляют, согласно паспорту на проведение стволов, заканчивают проходку открытым способом сооружением пояса усиления и удержания крепи в тупике траншеи-забоя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из действующих горных работ на пласте стволы подземным способом проходят встречно из шахты по пласту, при этом осуществляют полное совмещение работ по оборудованию промплощадки, проходку открытым и подземным способом вскрывающих горных выработок - стволов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к проведению вскрывающих наклонных горных выработок (стволов, уклонов, бремсбергов с поверхности) для отработки угольных пластов.

Известен способ сооружения наклонных капитальных горных выработок с поверхности до 25 градусов при оснащении скипами, погрузочными машинами с бурильными установками, опалубки и пневматические бетоноукладчики.

На поверхности строятся:

- технологический комплекс разгрузки скипа;

- эстакада для разгрузки;

- вентиляторно-калориферная установка;

- компрессорная;

- трансформаторная подстанция;

- временное здание административного бытового комбината (1).

Недостатком способа является то, что из-за угла наклона до 25 градусов невозможно совместить проведение устья и части ствола по наносам ствола с оснащением поверхностной площадки (промплощадки).

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ проведения наклонных стволов с использованием конвейерного транспорта до 18 градусов.

Поверхностный комплекс показан на рис.92 там же (2), где сооружают надшахтное здание, эстакаду, галерею откаточных путей, козловой кран, породный бункер, предохранительный барьер и затем начинают горные работы по проведению устья ствола по наносам с выемкой ручными инструментами; с установкой арочной металлокрепи вручную с обратным сводом или кольцевой, согласно шагу крепления с железобетонной (ж/б) затяжкой и усилением спецпрофилем в виде шестигранника электросваркой с выводом людей из тупиковой подземной горной выработки (задымленность), выемку с погрузкой грунта в забое ручным инструментом в вагонетки, т.к. наносы из глины обводнены, выдачу грунта и доставку элементов прямо по выработке канатным транспортом, с установкой стационарного предохранительного барьера в устье ствола и передвижного перед забоем, осуществляют местное проветривание тупиковой выработки вентиляторами и откачку воды из забоя насосами.

При этом осуществляются следующие этапы проходческого цикла.

Вначале работы ведутся в устье ствола, пока крепь на высоте не скроется под наносы и не установится предохранительный барьер для концевой откатки, сблокированный со сторонами на нулевой отметке промплощадки, устье проходят открытым способом, изначально разгребая и вынимая лопатами грунт, а при сформированном забое грудь забоя разбирается ручным инструментом, кайло и лопата, с погрузкой в вагонетку с донной или боковой разгрузкой, установленной на забойном барьере. После выемки грунта на один шаг крепления устанавливается рамная крепь с перетяжкой железобетонной затяжкой. Чтобы меньше обрушивалось грунта с кровли выработки, пробивают проколоты с установкой временной крепи. После загрузки вагонетки, ее отправляют на эстакаду нулевой отметки, где она саморазгружается и, затем в нее грузят элементы рамной крепи в разобранном виде, спускают подъемной лебедкой при концевой откатке в забой, где разгружают и наполняют грунтом из забоя. Сборку крепи вручную ведут в забое и на установленную крепь электросваркой добавляют крепь усиления в виде шестигранника или части его, что зависит от вида крепи: арочная, арочная с обратным сводом, кольцевая, как и перетяжка: тюбинги, железобетонная затяжка, железобетон.

На период сварки люди находятся на свежей струе воздуха, подаваемого от вентиляторов местного проветривания с наращиванием по мере продвигания забоя вентиляционными трубами или выходят на нулевую отметку.

Грунтовые воды по мере накопления откачивают электро- или пневмонасосами из временной емкости, на почве или в борту ствола, в так называемом водосборнике или непосредственно из забоя.

Недостатком прототипа является последовательное ведение работ от оснащения промплощадки на нулевой отметке со средствами проведения до начала работы по проведению стволов по наносам, с неэффективным последующим использованием средств оснащения при ручном труде в зоне наносов.

Целью изобретения является сокращение срока ввода в эксплуатацию вскрывающих наклонных горных выработок (стволов) за счет совмещения проведения устья и части выработки - ствола по наносам с оснащением промплощадки и увеличения скорости проведения стволов по наносам с исключением трудоемкого ручного труда.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно по заданному направлению до сооружения промплощадки с нулевой отметки пробирают по наносам открытую траншею землеройной техникой на длину согласно горнотехноэкономическому расчету и паспорту проведения стволов, затем на дне траншеи в наносах монтируют с нулевой отметки устье и горную выработку - стволы грузоподъемными средствами и по мере возведения горной выработки - ствола обратно траншею засыпают вынутым грунтом с оставлением просвета с забойной стороны, при этом проветривают стволы естественной тягой, воду откачивают землеройной техникой (ковшом экскаватора) вместе с выемкой грунта.

Сборку элементов рамной крепи, в виде арочной с обратным сводом, кольцевой и др., с усилением в виде шестигранника с электросваркой осуществляют на нулевой отметке по шаблону сечением согласно паспорту проведения стволов и монтируют в собранном виде с шагом установки согласно паспорту.

Дно траншеи в сечении допрофилируют ручным инструментом, согласно профилю обратного свода рамной крепи, укладывают по периметру свода элементы крепления в виде железобетонной затяжки (тюбингов), затем на подготовленный свод устанавливают рамную крепь и закрепляют, согласно паспорту на проведение стволов, заканчивают проходку открытым способом сооружением пояса усиления и удержания крепи в тупике траншеи-забоя.

Из действующих горных работах на пласте, стволы подземным способом проходят встречно из шахты по пласту, при этом осуществляют полное совмещение работ по оборудованию промплощадки, проходку открытым и подземным способом вскрывающих горных выработок - стволов.

Способ проведения вскрывающих наклонных горных выработок (стволов) поясняется на примере двух стволов действующей шахты:

Фиг.1 - конвейерный наклонный ствол и транспортный наклонный ствол - вид в плане;

Фиг.2 - разрез по оси конвейерного ствола;

Фиг.3 - разрез по оси транспортного ствола;

Фиг.4 - схема расчетного давления в насыпном грунте;

Фиг.5 - сечение транспортного ствола по АА фиг.2;

Фиг.6 - сечение Б-Б ствола с барьером фиг.5.

Для эффективной отработки угольного пласта в шахтном поле необходимо срочно пройти стволы из шахты по пласту к его выходу комбайновым способом и с поверхности встречно по наносам до выхода пласта.

Проектом предусмотрено пройти два ствола: конвейерный 1 и транспортный 2 необходимого сечения в проходке на металлокрепь 3 с усилением в виде шестигранника 4. С учетом рельефа местности и угла наклона стволов по наносам согласно заданному направлению и уклону проходят часть конвейерного ствола 5 и часть транспортного 6 открытым способом путем взятия траншеи землеройной техникой.

На месте засечки стволов чистое поле, отсутствует электроэнергия.

Согласно предлагаемому способу работу по проведению стволов, не дожидаясь оборудованной промплощадки для проведения стволов по традиционной схеме, начали согласно маркшейдерским данным с поверхности (нулевой отметки) с верхней части траншейным способом, вскрытием проектных стволов до почвы (дно траншеи) (фиг.6) землеройной техникой (экскаватор типа ЭО и бульдозера) по мере углубления с переходом на экскаватор типа «Драглайн» (не показаны), углубляясь траншейно до расчетной схемы (фиг.4).

Разбортовку траншей производят также согласно расчетной схеме (фиг.4), кольцевую крепь из спецпрофиля собирают на нулевой отметке, усиливают и закрепляют шестигранником из спецпрофиля хомутами и электросваркой от передвижного сварочного агрегата типа САК. На образовавшееся дно 8 траншеи укладывают железобетонную затяжку 9 (тюбинги). Затем грузоподъемными средствами (автокраном) металлокрепь опускают в траншею в собранном виде и устанавливают, соблюдая шаг крепления согласно паспорту. Формируют грунтом обратный свод 10, по мере углубления стволов с кольцевой металлокрепью или обратным сводом, и нижнее строение (рельсовый путь). На необходимом расстоянии монтируют предохранительный барьер 11, затем верхний свод закрывают затяжкой и организовывают обваловку и обратную засыпку траншеи с отставанием от места установки крепи на угол естественного откоса грунта от обратной засыпки.

По окончании проведения стволов по наносам в забое оставляют просвет 12 (фиг.5) с поверхностью для циркуляции воздуха за счет естественной тяги и бетонный пояс усиления и удержания 13 в тупике траншеи-забоя. Накапливающуюся воду в забое на дне траншеи вычерпывают вместе с выемкой грунта (горной массы) ковшом экскаватора.

Параллельно с проведением стволов траншейным способом по наносам оборудуют промплощадку согласно проекту по эксплуатации стволов и снизу при действующей шахте по пласту комбайновым способом заканчивают проведение стволов путем сбойки со стволами, пройденными по наносам с подачей электроэнергии на промплощадку стволов, как из шахты, так и по ЛЭП на подстанцию промплощадки.

Таким способом в пределах расчетной схемы (фиг.4) и технических характеристик землеройной и грузоподъемной техники было пройдено: часть конвейерного ствола 80 м, транспортного 73 м с темпами проведения, в три раза превышающими нормативные. При проведении стволов к вскрытию шахтного поля при отсутствии подземных работ снизу, проходку, после оборудования промплощадки и окончания проходки траншейным способом по наносам, ведут согласно технологическим схемам по проекту (комбайновый или буровзрывной способы).

Источники информации

1. Строительство и реконструкция угольных шахт. Недра. М. 1983. Стр.220, рис.91.

2. Строительство и реконструкция угольных шахт. Недра. М. 1983. Стр. 220, рис.92.

3. «Инструкция по выбору рамной металлической подготовкой крепи горных выработок». 1986 г.