Проведення гірничорозвідувальних виробок

Проходження похилих виробок згори донизу, навпаки, ускладнюється тим, що обвалена вибухом гірська маса завалює вибій. Вантаження відбитої породи надзвичайно ускладнене, тому що застосування звичайних транспортних засобів стає неможливим.

Проходження вертикальних виробок, аналогічно похилим, проводиться згори донизу і знизу вгору. Для звичайних способів технологічний процес проходки вертикальних виробок складається з таких операцій: буріння, заряджання й підривання шпурів; провітрювання вибою, прибирання породи (навантажування й піднімання) ; встановлення тимчасового й постійного кріплення (за необхідності).

Крім звичайних, існують і спеціальні способи проходки вертикальних шахт: цементація, заморожування, штучне пониження рівня підземних вод.

Загальна схема комплексної механізації при проходці горизонтальних і похилених виробок складається з механізації окремих головних операцій прохідницького циклу – буріння, навантаження й відкачування, кріплення й вентиляції.

В разі вертикальних і похилих виробок кріплення та, особливо, вентиляція мало відрізняються для різних схем механізації. При проходці виробок у міцних стійких породах кріплення відстає від вибою на 15-20 мм і більше та в основному проводиться одночасно з бурінням і навантаженням породи. При проходці в слабких, малостійких породах, де недопустиме відставання кріплення, воно проводиться після кожного циклу відходу слідом за прибиранням, подовжуючи тривалість циклу. Для полегшення й прискорення процесу деталі рудникового кріплення виготовляються на поверхні й надходять у вибій для встановлення в готовому вигляді.

Вентиляція після кожного підривання шпурів у вибої проводиться за допомогою вентиляторів відокремленого провітрювання та в прохідницькому циклі триває від 15-20 до 30-40 хв. Нарощування вентиляційних труб відокремленого провітрювання поєднується в часі з іншими операціями, а на тривалості циклу не позначається.

На рис. 5 зображено 7 основних схем комплексної механізації при проходженні горизонтальних виробок.

Схема І. Буріння проводиться легкими ручними перфораторами без застосування допоміжного устаткування. Відбита після вибуху порода навантажується у вагонетки вручну стрічковим навантажувачем. Порожні вагонетки подаються під навантаження почергово. Обмін навантажених вагонеток на порожні здійснюється на роз'їзді (20-100 м від вибою). Умови застосування: проходження виробок невеликого перерізу в породах м'яких і нижче середньої міцності.

Схема II. Буріння проводиться важкими ручними перфораторами із застосуванням пневмопідтримки. Навантаження відбитої породи здійснюється вручну на подовжений стрічковий перевантажувач. Подача порожняка здійснюється составами по 3-4 вагонетки, завдяки чому скорочується час на обмін вагонеток. Умови застосування: проходження виробок невеликого і середнього перерізу в породах середньої міцності.

Схема ІІІ. Буріння проводиться колонковими перфораторами. Відбита гірська маса навантажується пересувним скреперним навантажувачем. Вагонетки подаються почергово. Обмін вагонеток відбувається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах, коли не вимагається висока швидкість проведення виробок (до 60-65 м на місяць).

Схема IV. Буріння проводиться колонковими перфораторами, навантаження відбитої породи за допомогою одночасної роботи скреперних установок, одна з яких відгортає породу від вибою, звільняючи його найскоріше для буріння наступного комплекту шпурів, а інша – навантажує породу в вагонетки. Обмін вагонеток відбувається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах зі швидкістю 100 м на місяць і більше.

Схема V. Буріння проводиться колонковими перфораторами, змонтованими на буровій каретці, вантаження – навантажувальними машинами. Вагонетки подаються почергово. Обмін вагонеток відбувається на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах; швидкість проходки 150 м на місяць і більше.

Схема VI. Буріння проводиться колонковими перфораторами, змонтованими на каретці; навантаження – шляхом одночасної роботи двох навантажувальних машин, одна з яких переносить породу на 8-10 м від вибою, а інша – вантажить цю породу в вагонетки. Обмін вагонеток здійснюється на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок середнього й великого перерізу в міцних і середньої міцності породах; швидкість проходки – 200 м і більше на місяць.

Схема VII. Буріння здійснюється колонковими перфораторами, змонтованими на каретці; навантаження породи – за допомогою навантажувальної машини й подовженого стрічкового перевантажувача. Порожняк подають поїздами; обмін поїздів – на роз'їзді. Умови застосування: проходження виробок великого й середнього перерізу в породах різної міцності, але здатних подрібнюватися після вибуху на шматки розміром не більше ніж 150 мм у перерізі; швидкість проходки до 200 м на місяць і більше.

Рис. 5. Схема механізації проходження горизонтальних виробок:

1 – ручний перфоратор; 2 – стрічковий перенавантажувач; 3 – перфоратор на пневмопідгримці; 4 – подовжений стрічковий перенавантажувач; 5 – колонковий перфоратор; 6 – пересувна скреперна платформа; 7 – нерухомий скреперний поміст; 8 – бурова каретка; 9 – пересувний бак; 10 – навантажувальна машина.

Згадані механізації проходження виробок горизонтального розташування не вичерпують усіх можливих поєднань використованого обладнання й організації прохідницьких робіт. У поданих схемах за наявності електроенергії можливо замінювати пневматичне буріння шпурів бурінням електросвердлами; одні навантажувальні й транспортні засоби – іншими (наприклад, бункер – потягами, навантажувально-транспортними машинами тощо). З наведених схем можна скласти низку похідних.

Отже, вибираючи певну схему механізації проходження виробки, необхідно враховувати: характер укладання виробки (горизонтальна, вертикальна, похилена) ; розміри поперечного перерізу й довжину виробки; фізико-механічні властивості порід, по яких проходить виробка (міцність, об'ємна вага, шматкуватість, розпушуваність тощо) ; необхідну швидкість проходження, встановлену за планом розвідувальних робіт.

Проходження канав у мерзлоті (Японія). Оригінальна технологія проходки канав у мерзлоті вбирає операції нарізки на блоки й відокремлення їх від масиву за допомогою БПР (буропідривних робіт) і вантажноігідйомної техніки. Після нарізки двох крайніх та однієї середньої поздовжніх і необхідної кількості поперечних щілин в одну з крайніх опускають жорстку штангу, до кінця якої прикріплюють кумулятивний заряд. Підриванням таких зарядів отримують горизонтально розташований у виробці отвір. Послідовно створюється декілька отворів, розташованих уздовж виробки. В одну з крайніх поздовжніх щілин до рівня отвору на шнурі опускають вантаж, який продувають крізь отвір струменем стисненого повітря з повітряної магістралі. Після проходу через отвір під дією струменя стисненого повітря вантаж потрапляє в протилежну щілину. В цю ж щілину транспортований вантажем через отвір проходить шнур, який витягується на поверхню стрижнем, спорядженим на кінці гаком. За допомогою шнура крізь отвір щілини під відокремлюваний блок породи підводиться стропа. На наборі таких строп, проведених згаданим шляхом через низку отворів, за допомогою вантажопідйомного механізму блок породи відривається від масиву й транспортується з виробки в кузов транспортного засобу або на борт виробки.