ПРОХОДКА ШУРФОВ В МЯГКИХ ПОРОДАХ
Основной объем шурфопроходческих работ выполняется при разведке месторождений
золота,
меди,
олова,
алмазов,
исландского шпата,
оптического флюорита,
титана,
графита,
марганца,
песков, гравия и других полезных ископаемых.
Разведочные шурфы чаше всего проходят в теплое время года и по своему характеру они являются временными выработками. Продолжительность их существования определяется обычно временем их проходки, которое длится от нескольких дней до двух-трех месяцев.
В геологических управлениях Министерства геологии РФ в 70-80-х гг. ежегодно проходилось 12—14 тыс. м шурфов.
С увеличением глубины, как правило, увеличивается и площадь сечения шурфа. Площадь сечения шурфа и его глубина Нпр связаны зависимостью
Sпр=(0,2÷0,25) Hпр.
Типовые сечения разведочных шурфов
Проходка шурфов вручную осуществляется в породах I-V категории, глубина не превышает 5—10 м. Вначале подготавливают площадку. Вешку, установленную при разбивке разведочной линии, заменяют навальной штагой — репером, отмечающим место расположения породного отвала около устья будущего шурфа. Вслед за этим производится разметка контура устья. Проходческая рама монтируется обычно после проходки шурфа на глубину до 0,5—1 м. Проходка шурфов до глубины 2—2,5 м производится с выбросом породы из забоя на поверхность, при большей глубине выдача породы осуществляется в бадьях.
Характеристика бадьи
В качестве подъемных средств используются воротки (с небольшим объемом работ), краны, смонтированные на шасси автомобиля. В настоящее время для механизации спуско-подъемных операций при проходке геолого-разведочных шурфов площадью сечения до 16 м2 и глубиной до 30 м применяется шурфопроходческий модернизированный кран КШ-1М.
ПРОХОДКА ШУРФОВ В ТВЕРДЫХ ПОРОДАХ
Для шурфов, проходимых в крепких породах, в основном характерны большие глубины и площади поперечного сечения.
При глубине шурфов свыше 20 м обязательно устройство лестничного отделения (до 20 м разрешается применять подвесные лестницы).
Лестницы устанавливаются с уклоном не более 80° и выходят над лазом не менее чем на 1 м. Лазы устраиваются в шахматном порядке у одной из стенок шурфа. Ширина лазов не менее 0,6 м, длина 0,7 м. Наименьшее расстояние от основания лестницы до крепи 0,5 м. Ширина лестниц не менее 0,4 м, расстояние между ступеньками 0,3 м. Расстояние между лестничными полками должно быть не более 6 м.
Отставание лестничного отделения от забоя должно быть не более чем на 3 м, а при взрывном способе проходки — не более чем на 10 м. От нижнего полка лестничного отделения до забоя должна быть подвесная лестница.
Для предохранения людей от возможного падения сверху различных предметов, кусков породы вблизи забоя устраивается предохранительный полок.
Устья разведочных шурфов площадью сечения свыше 2 м2, глубиной более 10 м при механизированном способе подъема породы должны быть закреплены и оборудованы лядами. Крепь должна быть выведена выше поверхности не менее чем на 0,3 м.
При проходке шурфов в крепких породах эффективная отбойка их может осуществляться только с помощью ВВ. При этом продолжительность цикла увеличивается на время заряжания шпуров, взрывания и проветривания.
Отбойка и рыхление с применением ВВ производятся в породах выше IV категории и в мерзлых породах.
Бурение шпуров в мерзлых, плотных вязких глинах с обломками пород, в выветрелых глинистых туфах, по вязкому туфогенному материалу, в выветрелых известковых сланцах производится вручную стальными бурами и кувалдой. Могут применяться мотоперфораторы, мотобуры, пневмоломы и пр.
В породах V-ХII категорий бурение шпуров может производиться электро- или пневмосверлами; при крепости пород выше XII — перфоратами.
Число шпуров в забое можно определить по методу Н. М. Покровского:
где q — удельный расчетный расход ВВ; S — площадь сечения шурфа вчерне; Р — вместимость шпура, кг; φ=0,5÷0,8— коэффициент заряжания шпура.
Погрузка породы производится в основном вручную. Возможна погрузка породы грейферными погрузчиками, но с выдачей породы непосредственно на поверхность.
Крепление шурфа устанавливается проектом. В зависимости от физико-механических свойств пород крепление шурфов может производиться всплошную, венцовой крепью, на стойках, с затяжкой боков. Может применяться подвесная крепь. Участок от забоя до постоянной крепи может быть закреплен временной крепью.
Опорные венцы в зависимости от устойчивости стенок шурфа укладываются через 1—10 м. К опорному венцу подвешивают рядовые венцы на строительных скобах при креплении сверху вниз или укладывают их на опорные венцы при креплении снизу вверх. Элементы крепи длиной более 2 м запрещается спускать в бадьях. Для их спуска должны применяться специальные серьги.
Подъем породы производится в бадьях подъемными механизмами. Бадьи должны недогружаться породой до верхней кромки не менее чем на 10 см. Бадьи должны двигаться по направляющим или в отделениях, обшитых досками сплошь на всем протяжении; движение бадей без направляющих или без обшивки допускается только на расстоянии не более 20 м от забоя. Это расстояние может быть увеличено до 40 м при сплошном венцовом креплении шурфа и при применении грейферов, шурфопроходческих кранов и пр.
Проветривание шурфов глубиной до 5 м допускается за счет турбулентной диффузии, а свыше 5 м — принудительным способом, центробежными и осевыми вентиляторами небольшой мощности.
Наряду с применением машин для механизации отдельных проходческих операций известны агрегаты, позволяющие механизировать практически все основные производственные процессы.
Для проходки шурфов в крепких породах ЦНИГРИ предложен комплекс шурфопроходческих механизмов КШМ-15М. В комплекс входят шурфопроходческий кран, электрическое сверло, проходческий винтовой насос и др.
Применение комплекса КШМ-15М повышает производительность труда в 1,3—1,5 раза по сравнению с ручной проходкой.
Одним из первых шурфопроходческих агрегатов, обеспечивающих комплексную механизацию проходки шурфов, является шурфопроходческий агрегат ШПА-2. На базе автомобильного двухосного прицепа смонтирован комплекс оборудования для механизации бурения шпуров, вентиляции, подъема породы, водоотлива и изготовления крепи.
Агрегаты для механизации производственных процессов создавались в различных геологических подразделениях. В ПГО "Якутгеология" — СШПГА на базе трелевочного трактора ТДТ-60 (75); комплекс проходческих механизмов КМШ-ВИТР и др.