Лекция 5 Специализация – проходчик БВР 3-4 разряд.
Проходка шурфов
Шурфы, одни из самых распространенных разведочных выработок, проходят на всех стадиях геологических исследований — при съемке, поисках и разведке месторождений.
По глубине шурфы условно делят на мелкие (до 5 м), средней глубины (до 10 м) и глубокие (до 40 м).
Типовыми сечениями (ОСТ 41-02-206—81), разработанными Гипрогеолстроем Мингео СССР, предусматривается (табл. 1) проходка шурфов прямоугольной, квадратной и круглой формы с площадью поперечного сечения в свету от 0,8 до 4 м2.
Табл 1
Шурфы проходят в различных горно-геологических условиях, в том числе и в различных по крепости породах — крепких, мерзлых, рыхлых, часто с интенсивным поступлением воды в выработки.
Выбор формы поперечного сечения шурфа производится с учетом свойств горных пород, пересекаемых шурфом, способа проходки, конструкции крепи и глубины шурфа.
При проходке шурфов в устойчивых породах поперечному сечению нередко придается круглая форма. Такую же форму имеет поперечное сечение при проходке шурфов по рыхлым, сыпучим и малосвязанным породам с использованием соответствующих конструкций крепи.
Глубина шурфов определяется в первую очередь геологическими задачами, которые решаются с помощью этих выработок. Однако в конкретных условиях глубина проводимых на месторождении шурфов связана с наличием эффективных средств механизации. С увеличением глубины шурфов процесс их проходки усложняется, увеличиваются затраты труда и средств. В связи с этим более половины всех шурфов при разведке месторождений относится к шурфам средней глубины (до 10 м).
Можно выделить три вида технологических схем проходки разведочных шурфов в зависимости от способа разрушения породы на забое и уровня механизации:
- проходка в слабых породах с использованием ручных инструментов для отделения породы от массива;
- проходка с использованием буровзрывного способа;
- проходка механизированным способом.
Проходка шурфов буровзрывным способом
Буровзрывной способ проходки применяется в породах различной крепости, в том числе в мерзлых, и которая в настоящее время является основным. Этим способом проходят шурфы различной глубины — от самых мелких, с площадью поперечного сечения в свету 0,8—0,9 м2, до самых глубоких (до 40 м) с площадью сечения в свету 4 м2.
При глубине шурфов до 20 м типовой технологической схемой (рис. 2) предусматривается проходка шурфа квадратным сечением с площадью в свету 1,4 м2 в одно отделение.
Рис. 2. Схема проходки шурфа глубиной до 20 м буровзрывным способом:
а - при креплении сплошной венцовой крепью; б - при креплении сплошной венцовой крепью на стойках; 1-шурфопроходческий подъемник; 2-венцы; 3-вентиляционный трубопровод; 4-подвесная лестница; 5-забойный насос; 6-бадъя; 7-предохранительный полок;
Как и при других способах, работы по проходке шурфа начищают с расчистки площадки и разметки устья. Непосредственно с поверхности после установки проходческой рамы разрушение породы целесообразно производить, если это возможно с учетом крепости пород, отбойными молотками. В породах средней крепости и крепких устьевую часть шурфа (до 2 м) проходят с применением взрывов на рыхление и выдачей породы непосредственно на поверхность лопатой.
В породах слабых (f≤4) бурение шурфов осуществляется ручными электросверлами (ЭР14Д2М; ЭР18Д2М; СЭР192М). Для бурения шпуров в породах средней крепости и крепких рекомендуется перфоратор ПП63С, предназначенный для бурения шпуров, направленных вниз. В связи с тем, что площадь поперечного сечения выработки во всех случаях невелика, глубина шпуров, как правило, не превышает 1,5 м. Поэтому комплект буров состоит из забурника и одного бура необходимой длины.
Число шпуров зависит от свойств пород, площади сечения и может достигать 10—15. По окончании бурения каждый шпур закрывается деревянной пробкой, чтобы в него не попали мелкие куски породы.
Расположение шпуров.
В слабых породах и при минимальных сечениях вспомогательные и даже врубовые шпуры могут отсутствовать. Примеры схем расположения шпуров в шурфах разной площади поперечного сечения и в породах различной крепости приведены на рис. 3.
Рис.3. Схемы расположения шпуров при проходке шурфов небольшой (а, б) и большой (в) площади сечения.
Взрывание шпуровых зарядов производится электрическим или электроогневым способом. При применении электрического способа применяются электродетонаторы мгновенного и короткозамедленного действия.
Шурфы глубиной до 20 м проветривают с использованием гибких труб диаметром 300 мм и вентилятора СВЦ78М. Для исключения рециркуляции загрязненного продуктами взрыва воздуха вентилятор в соответствии с требованием ПБ должен располагаться на расстоянии не менее 10 м от устья шурфа. Расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя должно быть не более 5 м.
К сожалению, эффективных средств механизации погрузки породы в глубоких шурфах до сих пор не создано и эта трудоемкая работа выполняется вручную. Основная причина отсутствия механических грузчиков связана с небольшими размерами поперечного сечения шурфов. Попытки создать малогабаритные конструкции не увенчались в конечном итоге успехом из-за их неудовлетворительной производительности.
Подъем породы рекомендуется производить в бадьях БШ-0,12 (ОСТ 41-02-157—80) с использованием шурфопроходческого механизированного подъемника ПМШ2М.
Табл 2.
В зависимости от физико-механических свойств пород крепление шурфов осуществляется сплошной венцовой крепью (см. рис. 2, а), венцовой крепью на стойках (см. рис. 2, б) или инвентарной крепью типа КШП и КШИ. Конструкции инвентарной крепи рекомендованы типовыми технологическими схемами и входят в комплект необходимого оборудования для проходки шурфов глубиной до 20 м.
Инвентарная крепь состоит из устьевой секции, несущих венцов и элементов подвески. После проходки шурфа на глубину 2 м производят установку устьевой секции. Затем при помощи элементов подвески монтируют несущие венцы. Расстояние между венцами составляет 1 м. Стенки шурфа перекрывают затяжкой из досок.
Доставку элементов крепи в шурф производят в бадье.
Для защиты работающего в забое во время подъема бадьи от случайного падения кусков породы на одной из стенок шурфа над забоем монтируют предохранительный полок, под которым должен находиться рабочий во время движения бадьи.
Спуск людей в забой и их подъем на поверхность производятся в бадье и с помощью подвесной лестницы.
Водоотлив из шурфа осуществляется с помощью подвесного насоса ПВН-11М или забойного насоса Н-1М.
Для проходки шурфов глубиной до 30 и 40 м рекомендованы типовые сечения прямоугольной формы с площадью в свету 3,2 и 4 м2 (табл. 1). В соответствии с требованиями Правил безопасности шурфы такой глубины проходят с разбивкой их сечения на два отделения, одно из которых является лестничным, а другое — подъемным (рис. 4).
Рис. 4. Схема проходки глубоких шурфов буровзрывным способом: 1- шурфопроходческий подъемник; 2- вентиляционный трубопровод; 3 – венцы; 4 – подвесная лестница; 5 – погружной забойный насос;
Проведение глубокого шурфа включает следующие основные стадии: проходку устья шурфа с возведением крепи; устройство перекрытия устья и проходку и армирование шурфа.
Устьевую часть шурфа на глубину до 2 м проходят с применением отбойных молотков или буровзрывных работ. Крепление осуществляют сплошной венцовой крепью. Первоначально возводят опорный венец, а затем на нем устанавливают рядовые венцы до устья. Над проходческой рамой возводят еще несколько (два-три) рядовых венца, чтобы крепь была выше уровня поверхности не менее чем на 0,3 м. Устье обязательно перекрывают лядами, которые предотвращают падение в шурф случайных предметов, и открывают только для пропуска бадьи.
Технология буровзрывных работ при проходке глубоких шурфов практически не отличается от таковой при проходке шурфов меньшей глубины.
Проветривание производят с использованием центробежного вентилятора и вентиляционных труб диаметром 400 мм. Вентиляционный трубопровод располагают в подъемном отделении.
Погрузку породы выполняют вручную в бадьи БШ-0,18 вместимостью 0,18 м3. Подъем и спуск грузов осуществляются с помощью шурфопроходческого крана КШ2М.
Табл. 3
Крепление шурфов в породах до XIII категории (по ЕНВ-77) производится сплошной венцовой крепью, а в породах XIV—XX категорий — венцовой крепью на стойках. И в том, и в другом случае крепь возводится участками в направлении снизу вверх. Процесс крепления начинается с установки опорного венца. При использовании венцовой крепи на стойках стенки шурфа перекрывают досками или горбылем.
В процессе армирования шурфа производят установку лестничных полков и лестниц, а также отшивку лестничного отделения от подъемного сплошной перегородкой.
Отставание лестничного отделения от забоя при буровзрывном способе проходки допускается не более 10 м, а при проходке без буровзрывных работ — не более 3 м. От нижнего полка лестничного отделения до забоя устанавливают подвесную лестницу.
При проходке по обводненным породам для водоотлива применяют подвесные ПВН-15Н или забойные Н-1М насосы.