ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
проходка
горных выработок, искусственное образование в земной коре полостей путём
выемки горных пород для вскрытия месторождения полезного ископаемого, транспортировки,
вентиляции и т. д. Этим целям служат шахтные стволы, штольни, квершлаги,
горизонтальные и наклонные выработки (штреки, бремсберги, уклоны) и др.
Для П. г. в. в зависимости от их назначения,
горно-геологич. и гидрологич. условий существует несколько способов. Способы
П. г. в. зависят также от уровня и степени механизации горнопроходческих
работ.
Шахтные стволы в породах, где притоки подземных
вод до 5 м3/ч, сооружают обычным способом; при притоках
св. 5 м3/ч - спец. способами, применение к-рых определяется
не только по фактору притока подземных вод, но и по устойчивости пород.
Напр., при проведении горизонтальных и наклонных выработок в неустойчивых
породах (пески, супеси и т. п.) применяют спец. способы при притоках вод
менее 5 м3/ч, а в устойчивых скальных породах притоки
воды даже до 50 м3/ч могут не вызывать необходимости
применения спец. способа. В отличие от обычных, спец. способы характеризуются
производством работ по предварит. закреплению массива горных пород, в к-ром
сооружается горная выработка, что позволяет повысить его устойчивость и
снизить водопритоки. К специальным относятся следующие осн. способы: кессонный
(см Кессон); инъектирование (см. Закрепление грунтов); замораживание
пород (см. Замораживание грунтов); понижение уровня подземных вод
с помощью скважин и водоотливных средств (см. Осушение месторождений
полезных ископаемых)', закрепление пород по контуру горной выработки
опускной или забивной крепью, предохраняющей забой от вывалов породы, снижающей
приток воды в горную выработку и существенно улучшающей условия по выемке
породы в забое и возведению постоянной крепи. Ведутся экспериментальные
работы по сплавлению слабых водоносных пород электрич. током. При сооружении
вертикальных стволов и наклонных выработок в плывунах применяется,
как правило, замораживание пород по контуру горной выработки, а при проведении
горизонтальных выработок - сплошное замораживание массива с поверхности
либо проходка под сжатым воздухом (кессонный способ).
В водоносных породах возможно предварительное
осушение и снижение водопритока путём откачки воды погружными или артезианскими
насосами из скважин, пробуренных на водоносный горизонт с поверхности,
а также через забойные фильтры, установленные в сооружаемой выработке.
Вертикальные горные выработки (шахтные
стволы) сооружаются, как правило, с присутствием людей в забое; в пром.
масштабах ведутся (1975) экспериментальные работы по бурению шахтных стволов.
При сооружении шахтных стволов применяют полок проходческий, расположенный
в 10-20л от забоя, и временный подъём с сосудами в виде саморазгружающихся
на поверхности бадей, который обеспечивает транспортную связь забоя с поверхностью
(рис. 1). Крепкие и средней крепости горные породы разрушают буровзрывным
способом, породы мягкие - механическим (с помощью отбойных молотков и пневмолопат).
В СССР большинство процессов по сооружению шахтных стволов механизировано.
Шпуры глубиной до 5 л бурят с помощью дистанционно управляемых многошпиндельных
бурильных установок, к-рые перемещаются по забою тельфером погрузочной
машины. Для погрузки породы применяют погрузочные машины с механизированным
вождением грейфера. Постоянная крепь большинства стволов - монолитный бетон,
к-рый подают с поверхности по трубам за передвигающуюся вслед за забоем
металлич. опалубку. На базе породопогрузочных машин создано неск. типов
проходческих комплексов, к-рые позволили максимально совместить осн. процессы
проходческого цикла и достичь рекордных показателей по скорости проходки
и производительности труда. В 1969 на проходке ствола диаметром 6,2 м
шахты
17-17-бис в Донецком угольном бассейне был установлен мировой рекорд скорости
проходки - 401,3 м/мес.
Рис. 1. Схема проходки ствола механизированным
комплексом: 1 - погрузочная машина; 2 - кабина машиниста; 3 - спаренный
пневмотельфер; 4 - грейфер; 5 - передвижная опалубка; 6 - саморазгружающаяся
бадья; 7 - бурильная установка; 8 - бетонораспределитель; 9-двухэтажный
подвесной полок.
Рис. 2. Проведение выработок буровзрывным
способом: 1 - буропогрузочная машина; 2 - перегружатель подвесной; 3 -
маневровая тележка или электровоз.
Рис. 3. Проведение выработок комбайновым
комплексом: 1 - проходческий комбайн; 2 - боковые секции крепи; 3 - перекрытие
над комбайном; 4 - кассета для металлической сетки; 5 - бурильная установка
для возведения анкерного крепления; 6 - перегружатель ленточный передвижной;
7 - пылеулавливающая установка; 8 - насосная установка.
Рис. 4. Схема сооружения камер и тоннелей
уступным забоем: 1 - анкерное крепление; 2 - породопогрузочная машина;
3 - автомобиль-самосвал ; 4 - автопогрузчик с рамой; 5 - вентиляционный
трубопровод; 6 - самоходная буровая установка; 7 - предохранительная металлическая
сетка; 8 -бетонная крепь; 9 -буровой станок; 10 - подземный экскаватор;
11 - взрывные скважины; 12 - пандус.
Для сооружения стволов в слабых и средней
крепости породах успешно применяют проходческие комбайны (см. Горный
комбайн), к-рые позволяют механизировать процессы разрушения и выдачи
породы из забоя ствола с одновременным возведением постоянной монолитной
бетонной крепи. При сооружении стволов комбайнами в Карагандинском угольном
басс. достигнуты высокие показатели производительности труда (13,7 м3готового
ствола на выход проходчика) и скорости проходки (133 м/мес).
Горизонтальные и наклонные горные выработки
проводят с применением буровзрывных работ или с использованием проходческих
комбайнов. Выбор технологии и оборудования для проведения выработок зависит
как от размеров их поперечных сечений, устанавливаемых в зависимости от
назначения выработки, так и от крепости и устойчивости пород.
При проведении выработок буровзрывным способом
для погрузки отбитой взрывом породы используют погрузочные машины или скреперные
установки (рис. 2).
Для проходки горизонтальных и наклонных
(до 35о) выработок в некрепких породах применяют проходческие
комбайны, к-рые разрушают породу и грузят её в вагонетки или на конвейер
(рис. 3). Комбайновый способ проведения выработок является более безопасным
и эффективным, чем буровзрывной; при этом почти не нарушается целостность
окружающих выработку пород. Вслед за подвиганием забоя в выработке устанавливают
крепь, монтируют новые звенья рельсовых путей, конвейера, трубопроводы
вентиляционные и противопожарного водоснабжения и др.
В СССР достигнуты следующие макс. скорости
П. г. в.: проходческими комбайнами 2000 м/мес, при буровзрывном
способе 800 м/мес, при проведении выработок больших сечений в околоствольном
дворе до 4700 м3/мес. Средние скорости П. г. в. значительно
ниже. Это объясняется сложными горно-геологич. условиями конкретных объектов,
необходимостью в ряде случаев (напр., в транспортных тоннелях) при возведении
крепления прекращать др. работы и т. п.
Подземные камеры обычно располагают в крепких,
устойчивых породах. В зависимости от размеров поперечного сечения и устойчивости
вмещающих пород камеры сооружают сплошным забоем или с разделением забоя
на части с последовательной разработкой массива в каждой из них (рис. 4).
Постоянную крепь камер чаще выполняют из
монолитного бетона или железобетона. Иногда применяют комбинированные крепи
(напр., свод закреплён монолитным железобетоном, стены - анкерной крепью
и набрызг-бетоном по металлич. сетке).
Для обеспечения надёжности контакта крепи
с окружающим массивом после её возведения оставшиеся пустоты между крепью
и массивом горных пород заполняют инертным негорючим материалом или цементным
раствором. В крепких, устойчивых породах тоннели сооружают буровзрывным
способом с применением аналогичного оборудования и по той же технологии,
что и при проведении выработок. В слабых и средней крепости породах можно
сооружать тоннели с помощью щитов проходческих или комбайнов. При
использовании механизированных проходческих щитов для сооружения тоннелей
(рис. 5) в качестве постоянной крепи иногда применяют монолитно-прессованную
крепь, к-рую получают путём прессования бетонной смеси давлением, создаваемым
самим щитом или др. устройством. Прессованная монолитная бетонная обделка
плотно прилегает к окружающим выработку породам, в связи с чем отпадает
необходимость в нагнетании раствора за крепь.
В СССР совершенствование технологии и способов
П. г. в. ведётся в направлении создания и внедрения проходческих комплексов,
максимально механизирующих процессы проходки.
Для сооружения тоннелей большой протяжённости,
в т. ч. в крепких породах, и больших сечений применяют специальные горнопроходческие
комбайны или механизированные щитовые комплексы. О П. г. в. на карьерах
см. в статье Траншея, о строительстве инженерных коммуникаций в
статье Подземные сооружения.
Лит.: Покровский Н. М., Проектирование
комплексных выработок подземных сооружений, М., 1970; Мельников Л. Л.,
Сооружение выработок большого сечения в крепких породах, М., 1974.
Д. И. Малиованов.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я