Сооружение вертикальных стволов

19.2.1. Проектированиеорганизации сооружения вертикальных стволов следует выполнять с учетомтребований "Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных ироссыпных месторождений", соответствующих СНиП, а также"Унифицированных проектов оснащения вертикальных стволов шахт","Унифицированных проектов сооружения технологических отходов и неглубокихстволов шахт", "Унифицированных схем сооружения сопряженийвертикальных стволов с околоствольными дворами" (разработки Криворожскогофилиала Гипроцветмет, 1988-1990 гг. при участии институтов Кривбасспроект,Гипроцветмет и Гипроникель).

19.2.2. При сооружениивертикального ствола необходимо рассматривать следующие этапы работ:

- оснащение поверхности ипроходку технологической части ствола (включая устье),

- оснащение и проходку ствола,

- переоборудование ствола дляпроходки сопряжений и приствольных камер,

- проведение сопряжений иприствольных камер,

- переоборудование ствола дляармирования,

- армирование,

- прокладку трубопроводов икабелей,

- переоборудование ствола дляпроведения горизонтальных и наклонных выработок.

19.2.3. Определяющим характеромсооружения ствола следует считать принятый способ проходки. При этом следуетвыделять следующие технологии сооружения стволов при проходке:

- обычным способом (с помощьюбуровзрывных работ),

- специальными способами (см.табл. 19.2),

Таблица 19.2

Сооружение горных выработок специальным способом

Наименование способа	Область применения	Основные элементы
1. Забивная крепь
1.1. Деревянная забивная крепь	Мощность водоносных грунтов незначительная (от 1,2-1,5 м до 3-4 м). Водоносные грунты залегают на глубине не свыше 20 м. Гидростатический напор воды не выше 3 м. Отсутствуют включения гальки и валунов	Деревянные шпунты
1.2. Металлическая забивная крепь	Мощность водоносных грунтов не более 12 м. Наличие пласта плотной глины мощностью 2-3 м	Металлические шпунты
2. Опускная крепь	Мощность водоносных грунтов не более 10 м. Напор подземных вод не более 10 м. Отсутствуют включения валунов размерами более 10 см. Наличие в подошве водоносных грунтов пласта водонепроницаемой породы мощностью не более 3 м. Глубина залегания неустойчивых пород не превышает 30 м	Режущий башмак из металла, железобетона, стены из металла, бетона, сборного железобетона "Тиксотропная рубашка", "Стена в грунте"
3. Искусственное понижение уровня подземных вод	Крепкие и несвязные породы (песок, гравий). Коэффициент фильтрации не менее 5 м/сутки. Отсутствие тонкозернистых песков и глинистых частиц	Водопонизительные скважины (сквозные фильтры). Артезианские турбинные насосы. Станки канатно-ударного и роторного бурения
3.1. Спуск воды через скважины в подземные выработки
4. Тампонирование трещин в горных породах
4.1. Цементация	Снижение притоков воды при проходке. Защита бетонной крепи от действия агрессивных вод. Восстановление разрушенной крепи
4.1.1. Предварительная цементация	Наличие скальных (крепких) трещиноватых пород. Толщина трещин не менее 0,1 мм. Наличие пород с удельным водопоглощением более 0,05 л/мин.	Тампонажная подушка (при цементации из забоя), цементационные установки, раствор
4.1.2. Последующий тампонаж	Устранение или снижение водопритоков через крепь. Уплотнение и упрочнение горных пород. Заполнение пространства между стенками крепи и горными породами	Шпуры, кондукторы, растворы, направляющие патрубки, запорные краны
4.2. Глинизация пустот в горных породах	Наличие карстовых пород или пород с большой трещиноватостью	Глинистые растворы, бетонит. Коагулянты
4.3. Битумизация горных пород	Наличие больших трещин и пустот. Удельное поглощение воды не менее 0,02 л/мин.	Скважины, оборудование, битум, пластификаторы
5. Химические и электрохимические способы упрочнения неустойчивых грунтов
5.1. Силикатизация грунтов	Наличие среднезернистых песков, содержание глинистых частиц не свыше 15 %. Коэффициент фильтрации 5-8 м/сутки	Жидкое стекло, хлористый кальций, скважины, инъекторы, насосы
5.2. Смолизация грунтов	Коэффициент фильтрации 0,5-8 м/сутки. Содержание в грунте не более 3 % глинистых частиц и карбонатов	Смолы, отвердители, крепители, трубопроводы, насосы
5.3. Электроосмос	Наличие глинистых, суглинистых и илистых грунтов, диаметром частиц 0,005 мм и менее. Коэффициент фильтрации менее 0,1 м/сутки	Трубчатые электроды, электросварочные агрегаты, иглофильтры
5.4. Электрохимический способ упрочнения глинистых пород		Добавки в виде хлористого кальция и жидкого стекла, алюминиевые сваи, медные сваи, насосы
6. Бурение шахтных стволов	Насосные неустойчивые породы. Мощность пород не превышает 10-15 %. Отсутствие валунов, грубозернистых песков, карстовых пород	Бурильные установки, растворы, крепление
7. Предварительное замораживание горных пород	Наличие водоносных песков и плывунов	Бурильные установки, скважины. Трубы (замораживающие и питающие), рассолы, аммиак

Сооружение устьев вертикальных стволов и технологических отходов

19.2.4. Глубина устьев стволов взависимости от назначения ствола и размещения в связи с этим проемоввентиляционных, калориферных каналов и водоотливных труб, кабелей, труб подсжатый воздух, а также исходя из конкретных горно-геологических условий,определяется проектом.

19.2.5. При глубоком заложениипримыкания каналов (12-16 м) следует, как правило, разрабатывать общий котлованпод устье и каналы.

19.2.6. В зависимости отвыбранных схем проходки ствола и комплекса забойного оборудования глубинутехнологического отхода следует принимать равной 40-70 м.

19.2.7. Сооружение устьев итехнологических отходов следует производить, как правило, с применениемпередвижного проходческого оборудования по совмещенной технологической схеме.При этом следует учитывать возможность оснащения самого ствола к проходкепараллельно с проходкой технологической части.

19.2.8. При сооружениивспомогательных, вентиляционных, воздухоподающих стволов небольшой глубины(250-300 м) целесообразно применять схему оснащения и проходку технологическихотходов с использованием временных проходческих копров и подъемных машин,оставляемых, как правило, для постоянной эксплуатации ствола.

Оснащение проходки вертикальных стволов

19.2.9. Под оснащением проходкистволов следует понимать комплекс проходческого оборудования в стволе, а такжезданий, сооружений и оборудования на поверхности шахты, обеспечивающих ведениепроходческих и монтажных работ по сооружению подземной части стволов.

19.2.10. Для оснащения поверхностипроходки стволов должно использоваться оборудование, входящее в составпостоянного комплекса шахты, а также временное в передвижном и стационарномисполнении.

19.2.11. Рациональное сочетаниепередвижного проходческого оборудования и постоянных зданий и сооруженийследует определять технико-экономическими расчетами. При этом основнымикритериями для оценки эффективности технических решений по оснащению проходкистволов следует считать:

- обеспечение минимальнойпродолжительности, трудоемкости и стоимости работ по оснащению,

- создание возможностей дляиспользования без существенных переделок оснащения проходки для армированиястволов, проведения сопряжений и камер,

- переоснащение стволов иминимальные сроки для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок,

- обеспечение высокойпроизводительности подъемных установок по выдаче горной массы во втором периодестроительства шахты.

19.2.12. При проектированиисооружения ствола в условиях реконструкции или технического перевооружениярудника временное оборудование (подъемные установки, проходческие лебедки идр.), как правило, не следует размещать в местах, предусмотренных генеральнымпланом под постоянные здания и сооружения.

19.2.13. При проходке стволовнебольших диаметров (до 5 м) и глубины (до 300 м) целесообразно предусматриватьприменение подъемных машин и копров (в основном, проходческих), служащиходновременно как для проходки стволов, так и для их последующей эксплуатации.

19.2.14. Проходческие подъемныемашины и лебедки необходимо компоновать в группы, расположенные напротивоположных относительно ствола сторонах промплощадки, проезды междуоборудованием должны обеспечивать возможность его монтажа непосредственно странспортных средств на заранее установленные фундаменты без промежуточныхперегрузок (монтаж "с колес").

19.2.15. По обеим сторонампроходческого копра должны быть предусмотрены площадки для монтажаметаллоконструкций копра, полка, опалубки, монтажа с последующей надвижкойпостоянного копра, в зонах, не занятых подъемными машинами и лебедками.

Проходка вертикальных стволов

19.2.16. В зависимости отпоследовательности работ по выемке породы и возведению постоянной крепи вовремени и пространстве следует выделять следующие основные технологическиесхемы проходки стволов:

- последовательную,

- параллельную,

- параллельно-щитовую,

- совмещенную.

19.2.17, При наличии вскрытогонижележащего горизонта целесообразно применять схему проходки и углубкивертикальных стволов методом расширения передовой выработки, предварительнопройденной в сечении ствола. В качестве передовой выработки может быть скважинаили восстающий.

19.2.18. Выбор технологиипроходки ствола производить в зависимости от горнотехнических игорногеологических факторов (глубина и диаметр ствола, наличие вскрытого горизонта,устойчивость пород и др.).

19.2.19. Предпочтение следуетотдавать совмещенной технологической схеме, при которой временная крепьотсутствует, а возведение постоянной крепи и выемка породы производится илиразновременно, или с некоторым совмещением в одном звене.

19.2.20. Проходку ствола, какправило, следует осуществлять буро-взрывным способом при помощистволопроходческого комплекса, состоящего из бурильной установки, погрузочноймашины, проходческого полка и секционной опалубки.

19.2.21. В обычных горно-геологическихусловиях проходки стволов следует применять, как правило, монолитную крепь избыстротвердеющего бетона. При ограниченных притоках воды в устойчивых и прочныхпородах, а также для отдельных участков ствола целесообразно применение крепи изнабрызгобетона.

В особо тяжелыхгорно-геологических условиях рекомендуется использовать тюбинговую крепь.

19.2.22. Приготовление бетоннойсмеси следует производить на централизованных стационарных заводах или на приствольныхбетонных узлах (при проходке глубоких стволов).

19.2.23. Спуск бетонной смеси вствол следует производить по трубам, в бадьях и специальных контейнерах.Преимущество следует отдать подаче бетона за опалубку по трубам, жесткозакрепленным к стенкам ствола, а также свободно подвешенным телескопическимтрубопроводам.

19.2.24. Подъем и выдачу горноймассы необходимо производить, как правило, в самоопрокидывающихся бадьях припомощи постоянных, временных стационарных или передвижных подъемных машин,отдавая предпочтение последним.

19.2.25. При проектированииподъемных установок для проходки горных выработок II периода строительства с оборудованными клетями фланговых вентиляционныхи воздухоподающих стволов допускать эксплуатацию подъемных машин с трехслойнойнавивкой канатов на барабан и отсутствием парашютов (разрешениеГосгортехнадзора).

19.2.26. Предусматривать впроектах устройства для установки приборов определения натяжения канатов (ОНК)на проходческих лебедках, а также площадки для замера износа канатов.

19.2.27. Проектирование забояствола должно осуществляться по нагнетательной схеме при помощи передвижных илистационарных проходческих вентиляционных установок.

19.2.28. Водоотлив приводопритоке до 8 м³/ч следует осуществлять забойными насосами вбадьи, при притоке свыше 8 м³/ч необходимо применять предварительнуюцементацию забоя (по специальному ППР), в случае внезапного прорыва воды взабой ствола должно предусматриваться использование подвесных проходческихнасосов.

19.2.29. Трубопроводы и кабеливодоотлива, питающие электрооборудование в перекачных камерах, должны бытьразмещены по периметру сечения и жестко крепиться к стенкам ствола.

19.2.30. Кабели взрывания,сигнализации, блокировок, связи, освещения и подвесного насоса следует спускатьв ствол на гибких подвесках.

Сооружение приствольных камер и сопряжений

19.2.31. В каждом конкретномслучае форму и размер сопрягающихся со стволом выработок следует определятьрасчетом в зависимости от свойств пород, назначения выработки, места ее заложенияи находящегося в ней оборудования.

19.2.32. Рассечку сопряженийстволов с околоствольными дворами, а также камер загрузочных устройств следуетвести с использованием стволопроходческого оборудования одновременно спроходкой ствола с наибольшими совмещениями объемов работ по выемке породы взабоях стволов и сопрягающихся выработок. При этом преимущество следуетотдавать совмещенной технологической схеме проходки, при которой ствол и камеры(сопряжения) проходятся одновременно слоями сверху вниз с использованием (принеобходимости) временного крепления.

19.2.33. Размеры обнаженийгорных пород в процессе рассечки, а также промежутки времени от образованияобнажений до возведения постоянной крепи, должны быть минимальными.

19.2.34. В устойчивых породах,допускающих значительные обнажения, возможно применение схемы рассечки"сплошным забоем".

19.2.35. Следует применять дваспособа сооружения бункеров: с передовой выработкой небольшой площадипоперечного сечения с последующим ее расширением до проектных размеров бункера,полным сечением без предварительной передовой выработки.

19.2.36. Наиболее эффективнымиследует считать схемы проходки бункеров:

- через основной ствол сиспользованием временного или постоянного подъемов,

- через вспомогательныйвосстающий с нижележащего горизонта.

19.2.37. Камеры дробильныхустановок следует проходить, как правило, снизу вверх узким сечением (с помощьювосстающих) с последующим расширением до проектных размеров.

19.2.38. Проходку емкостныхчастей бункеров, лифтовых восстающих и других вертикальных выработок следуетосуществлять при помощи комплексов типа КПВ и комбайнов типа КВ.

19.2.39. Проходку вертикальныхвыработок сверху вниз следует оборудовать механизированными людскими подъемнымисредствами, если высота проходки превышает 40 м.

Углубка вертикальных стволов

19.2.40. Проектом организацииуглубки ствола должны четко оговариваться способ и схема ведения в зависимостиот места выдачи породы, размещения проходческого оборудования в сечении ствола,последовательности ведения работ по выемке породы и возведению постояннойкрепи.

19.2.41. При наличии на всемпротяжении углубленного ствола свободной площадки для размещения проходческихподъемных сосудов следует применять схему углубки ствола сверху вниз сиспользованием временной или постоянной подъемной машины на поверхности.

19.2.42. При углубке глубокихстволов применять схему сверху вниз с вентиляционных или рабочих горизонтов,

19.2.43. При отсутствии вуглубляемом стволе места для размещения проходческих подъемных сосудовнеобходимо предусматривать способ углубки с использованием дополнительногослепого ствола и выработки на рабочем к углубочном горизонтах. Слепой ствол вэтом случае должен быть оборудован подъемом. Углубку стволов по этой схеме рекомендуетсяпроизводить на несколько горизонтов.

19.2.44. При наличиипредварительно вскрытого подготавливаемого горизонта целесообразно применятьсхемы углубки ствола с использованием восстающих, пройденных по центру стволовс помощью КПВ с последующим расширением разовым или секционным взрываниемглубоких скважин.

19.2.45. В целях безопасностиуглубка стволов бадьевое отделение в стволе и копре следует отшивать отдействующего подъема, а в зумпфе под отделением действующего подъема сооружатьпредохранительный полок (по специальному расчету).

Армирование вертикальных стволов

19.2.46. В зависимости отконструкции проводников следует различать два вида армировки: жесткую и гибкую.

19.2.47. При металлическойармировке для расстрелов следует применять сварные коробчатые профили идвутавровые балки, отдавая предпочтение первым, в качестве проводников -сварные коробчатые профили, железнодорожные рельсы.

19.2.48. Стыковку проводников нарасстрелах необходимо осуществлять "скобами Бриара" или "стыковымизахватами" (рельсовые проводники) и болтами с соединительными планками(коробчатые проводники), узлы стыковки следует максимально унифицировать.

19.2.49. Стыковку коробчатыхпроводников в пролете между ярусами выполнять с помощью ложного коробчатого расстрела.

19.2.50. При армировании стволовследует применять один из двух способов: армирование производится послеокончания проходки ствола, сопряжений и приствольных камер или армированиевыполняется одновременно с проходкой ствола.

19.2.51. В качестве преимущественногоспособа армирования целесообразно применять раздельный способ, при которомоперации по установке расстрелов и навеске проводников выполняются по одной изтрех технологических схем: последовательной, параллельной или совмещенной.

19.2.52. При последовательнойсхеме расстрелы должны устанавливаться с подвесного полка сверху вниз(одновременно оборудуется лестничное отделение и крепятся скобы для навескикабелей), после разборки и выдачи проходческого полка на поверхностьнавешиваются люльки, с которых в направлении снизу вверх монтируютсяпроводники.

19.2.53. При параллельной схемеармирования установка расстрелов и навеска проводников должны производитьсяодновременно снизу вверх или сверху вниз.

19.2.54. При совмещенной схемеармирования установку расстрелов и навеску проводников необходимо производитьодновременно в направлении сверху вниз с подвесного полка и с люлек,расположенных над ним или с полка без люлек.

19.2.55. Считать возможнымразработку в отдельных случаях проектов безрасстрельной армировки (армировки суменьшенным количеством расстрелов). Расстрелы в этом случае крепятся припомощи металлических распорных шланг УШС, предпочтение анкерному креплениюрасстрелов к стенкам ствола следует отдавать и при армировании стволов традиционнымивидами армировки.

19.2.57. Переходной период междупроходной ствола и армированием должен быть минимальным. С этой целью ППРдолжны предусматривать необходимые замены проходческого оборудования, монтажныеи демонтажные работы на поверхности и в отвале.

19.2.58. Сдача ствола вэксплуатацию должна предусматривать монтаж постоянных трубопроводов и кабелей,а также навеску постоянных подъемных сосудов. Эти работы следует выполнять поспециальным ППР.

Переход от проходки стволов к проведению горизонтальных, наклонныхи камерных выработок

19.2.59. Одной из основныхзадач, решаемой в переходной период, т.е. период строительства шахты,необходимый для перехода от сооружения ствола к проведению горизонтальныхнаклонных и камерных выработок, считать обеспечение непрерывностипроизводственного процесса по проведению горных выработок или остановки его наминимальный промежуток времени, требуемый для выполнения работ по переоснащениюстволов, которые по техническим причинам не могут быть выполнены одновременно спроходкой, креплением и армированием стволов или сооружением приствольных камери сопряжений.

19.2.60. С целью сокращенияпродолжительности переходного периода предусматривать в первом основном периоденаряду с работами по проходке стволов, сопряжений, приствольных камер иармированию, осуществление работ по подготовке средств шахтного подъема,поверхностного и подземного транспорта, а также средств водоотлива и вентиляциик проведению горизонтальных и наклонных горных выработок.

При этом следует руководствоватьсяследующими основными принципами:

- оснащение поверхностисооружения стволов должно предусматривать использование подъемных машин и дляпроведения горизонтальных горных выработок, для чего выбор подъемных машиндолжен учитывать обеспечение выдачи объема горной массы, как в первом, так и вовтором периоде строительства шахты,

- проходческое оборудование наповерхности располагать так, чтобы на выполнение работ по переходузатрачивалось минимальное время. При переоснащении ствола для ведения работ вовтором периоде строительства необходимо максимально использовать существующиестволопроходческое оборудование и объекты общешахтного назначения (АБК,компрессорную, котельную и др.), применяемые при проходке ствола,

- обосновывать проектоморганизации строительства (при необходимости) целесообразность наличияспециального ствола (или его проходки), используемого для проведениягорнокапитальных выработок в течение всего срока существования рудника,

- строительство временных зданийи сооружений осуществлять в минимальном объеме,

- выработки временныхзагрузочных и обменных устройств, временного водоотлива и временнойэлектроподстанции сооружать при проходке ствола,

- переход на постоянныеподъемные сосуды осуществлять в первую очередь на вспомогательных стволах, а главныестволы вводить в действие к моменту максимального разворота работ нагоризонтах»

- в главном скиповом стволепредусматривать вначале пуск в работу породного подъема (если его нет, то длявыдачи породы приспосабливать рудные подъемы),

- одновременно со скиповымподъемом следует вводить в действие постоянный бункерный комплекс наповерхности.

19.2.61. В зависимости от типакопров и подъемных установок, используемых во втором периоде строительства шахты,возможно применение следующих технологических схем перехода от проходки стволак проходке горизонтов:

- с использованием копра иподъемных машин, установленных для проходки ствола,

- с заменой копра ииспользованием временных подъемных машин,

- с заменой копра и подъемныхмашин,

- с использованием проходческогокопра и заменой подъемных машин.

19.2.62. Наиболее рациональнымисхемами при строительстве рудных шахт следует считать:

- для фланговых стволов - схемупереоснащения с использованием постоянных копра и подъемной машины. При этомодноконцевой клетевой подъем используется для спуска-подъема людей, материалов,выполнения вспомогательных операций и для выдачи горной массы (армированиествола в этом случае производится по постоянной схеме),

- для центральных стволов -схему переоснащения с использованием временных копров и подъемных машин,используемых при проходке ствола. В качестве подъемных сосудов могут бытьприменены как постоянно, так и временные (армировка ствола в данном случаеможет быть как постоянной, так и отсутствовать вовсе).