книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

1.ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

ИРАЗМЕРЫ СТВОЛОВ

1Л. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Ствол — вертикальная выработка с постоянной крепью, предназначенная для технологической связи подземного соору­ жения с поверхностью. Различают стволы разведочные, шахт­ ные и специальные (для подземных сооружений).

Взависимости от назначения шахтные стволы разделяют на

гл а в н ы е (подъем полезного ископаемого и породы, спуск и

в гидротехническом строительстве — уравнительные, шинные, вспомогательные; в городском и транспортном строительстве — монтажные (демонтажные), выданные и вентиляционные.

Срок службы стволов устанавливается в зависимости от назначения. Стволы, предназначенные для обслуживания под­ земного сооружения, имеют срок службы, равный времени экс­ плуатации подземного сооружения. Стволы, предназначенные для строительства подземного сооружения, имеют срок службы, равный продолжительности строительства подземного соору­ жения.

Вбольшинстве случаев для строительства используются стволы, которые предназначаются и для эксплуатации под­ земного сооружения.

1.2.ФОРМЫ, СЕЧЕНИЯ И РАЗМЕРЫ СТВОЛОВ

Вгорнодобывающей промышленности, а также при строи­ тельстве транспортных и гидротехнических тоннелей и гидро­ электростанций применяют в основном к р у г л у ю форму попе­ речного сечения стволов. Такая форма повышает устойчивость породных стен стволов и позволяет применить в качестве ма­ териала крепи бетон. В свою очередь, бетонная крепь увеличи­ вает время эксплуатации ствола, обеспечивает огнестойкость и малый коэффициент аэродинамического сопротивления. При круглой форме сечения механизировано выполнение основных

круглую и прямоугольную форму поперечного сечения ствола. Размеры поперечного сечения стволов обусловливаются их

назначением и техническим оснащением. Размеры сечения стволов определяют расчетно-графическим путем в зависимости от следующих факторов:

размеров размещаемых в стволе подъемных сосудов (ски­ пов, клетей), которые в свою очередь, зависят от производст­ венной мощности горного предприятия, объемов выдаваемой на поверхность пустой породы; размеров элементов армировки (расстрелов и проводников) ; зазоров между крепью и подъем­

лестничного и кабельно-трубного отделений.

Окончательно сечение ствола принимают с учетом скорости движения воздуха, которая не должна превышать установлен­ ной Правилами безопасности нормы.

Полученное сечение стволов круглой формы типизировано, и в горнодобывающих отраслях промышленности колеблется в пределах 4—9 м в свету через каждые 0,5 м.

Так на шахтах средней производственной мощности (1,0— 1,5 млн. т/год) в основном предусматриваются' стволы диамет­ ром в свету 5,5—6,5 м. На шахтах большой производственной мощности (2,4—3 млн. т) предусматриваются стволы диамет­ ром 7—8 м. Стволы диаметром менее 5,5 м обычно располага­ ются на флангах шахтного поля для вентиляции и как запас­ ной выход. В горно-химической промышленности, на калийных месторождениях, в основном предусматриваются стволы диа­ метром в свету 6,0—7,5 м.

При строительстве транспортных и гидротехнических тон­ нелей предусматриваются стволы диаметром в свету 5—6 м. На гидроэлектростанциях шинные и подъемные стволы имеют диаметр 4,5—5,5 м в свету, уравнительные стволы— 10— 15 м.

При строительстве коллекторных тоннелей размеры стволов

лов, что существенно усложняет технологию их строительства. Средняя глубина ствола в горнодобывающих отраслях промыш­

В последние годы в отечественной практике построено ряд глубоких и сверхглубоких стволов. В Криворожском бассейне

им. А. П. Завенягина на руднике «Октябрьский» построено де­ сять стволов глубиной до 1200 м, а на руднике «Таймырский» в

1000 м. В ЮАР на золотом руднике «Ваал риф» построен ствол глубиной 2145 м, а на руднике «Президент Стейн» ствол № 4 имеет глубину 2365 м.

Глубина стволов при строительстве транспортных и гидро­ технических тоннелей равна 150—600 м, тоннелей метрополи­ тена— 20—80 м, коллекторных тоннелей— 10—40 м.

2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД

2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Общее время строительства шахты разделяется на три пе­

ся с ним выработок, армирование, монтаж оборудования подъ­ ема, водоотлива и вентиляции;

в т о р о й о с н о в н о й — проведение горизонтальных и на­

разрабатывается и утверждается проектно-сметная документа­ ция, осуществляется финансирование, согласовываются планы материально-технического снабжения и поставки оборудова­ ния, оформляется документация и производится отвод в нату­ ре земельного и горного участков, освобождается территория земельного участка, согласовываются планы строительно-мон­ тажных работ с генеральным подрядчиком и субподрядными организациями, решаются вопросы обеспечения строительства

ния работ подготовительного периода во многом зависит успеш­ ное выполнение основных горнопроходческих работ и строи­ тельства шахты в целом.

Комплекс строительно-монтажных работ подготовительного периода разделяется на работы, которые выполняются за пре­ делами промышленной площадки шахты (внеплощадочные ра­ боты) и непосредственно на промышленной площадке шахты (внутриплощадочные работы).

2.2.ВНЕПЛОЩАДОЧНЫЕ РАБОТЫ

Квнеплощадочиым работам относится строительство объ­ ектов, расположенных за пределами шахтной площадки, — же­ лезная и автомобильная дороги, линии электропередачи, водо­ провод, канализация, очистные сооружения и другие объекты.

Железная дорога строится для перевозки материалов при строительстве и эксплуатации шахты, оборудования и полез­ ного ископаемого. Железнодорожные линии прокладываются от шахтной площадки до ближайшей железной дороги или экс­ плуатационной шахты. Протяженность железнодорожной ли­ нии зависит от территориального расположения шахты и изме­ няется от 3 до 35 км. В случаях, когда строительство железной дороги задерживается, на ближайшей шахте железнодо­ рожной станции сооружаются временные склады для хранения материалов и оборудования, которые в дальнейшем перевозятся на шахту автомобильным транспортом.

Автомобильная дорога соединяет шахтную площадку с бли­

жайшей автомобильной дорогой республиканского или област­ ного значения. Автомобильные дороги делаются с асфальтовый покрытием шириной 6 м.

Линии электропередачи (ЛЭП) сооружаются для обеспече­ ния строительства и эксплуатации шахты электроэнергией. В практике применяются два варианта обеспечения строитель­ ства шахты электроэнергией.

П е р в ы й — в подготовительный период строится постоянная ЛЭП, которая по проекту обеспечивает электроэнергией и строительство, и эксплуатацию шахты. Эта ЛЭП напряжением 10—35 кВ подсоединяется к свободному фидеру районной под­ станции.

В т о р о й — вначале строится временная ЛЭП напряжени­ ем 1—6 кВ, а затем постоянная ЛЭП. Временная ЛЭП подклю­ чается к фидеру трансформаторной подстанции действующего предприятия или к проходящей вблизи от шахты соответствую­ щей линии электропередачи. Этот вариант применяется в слу­ чаях, когда строительство постоянной ЛЭП осложняется боль­ шим объемом работ и несвоевременной поставкой проектной документации, материалов и оборудования. Строительство по­

стоянной ЛЭП должно быть закончено к началу развития ос­ новных горных работ.

При строительстве шахт, удаленных на значительное рас­ стояние от источников электроэнергии, начальные работы под­ готовительного периода обеспечиваются электроэнергией от передвижных электростанций с двигателями внутреннего сго­ рания ДГ-50, АД-70, ДГ-400. Передвижные станции могут при­ меняться в крайних случаях.

Линия телефонной связи (ЛТС) строится от шахтной пло­ щадки до ближайшего телефонного узла.

ЛТС бывают воздушные, с подвеской проводов на столбах, и кабельные. Марка ЛТС определяется проектом в зависимо­

венные (охлаждение компрессоров, приготовление бетона, мой­

200—300 л на 1 м3, мойка автомашин — 300—600 л/сут на од­ ну машину, душ — 25—30 л за 5 мин; норма на санитарно-бы­ товые нужды — 200 л/сут; противопожарные нужды — 20 л/с при площади застроенной территории до 50 га и т. п.

Обеспечение водой производится от действующих ближай­

озера, речки и другие водоемы. Для подачи воды на площадку сооружается водопровод. Суточный расход воды составляет 200—600 м3.

Для сброса шахтных и бытовых вод в соответствии с тре­ бованиями охраны окружающей среды сооружается канализа­ ционный трубопровод с очистными сооружениями.

2.3. ВНУТРИПЛОЩАДОЧНЫЕ РАБОТЫ

Непосредственно на территории шахтной площадки в под­ готовительный период строят здания и сооружения для прове­

дорог на шахтной площадке, разработку котлованов и траншей с выкладкой фундаментов под здания и сооружения. Плани­

ровка площадки производится на основе топографической съем­ ки и совмещенного плана расположения постоянных и времен­ ных зданий.

В это время целесообразно производить монтаж труб водо­ провода, канализации, теплоснабжения, сжатого воздуха, си­ ловых и слаботочных 'кабелей. Подземные коммуникации ра­ ционально укладывались в коллекторы, что облегчает после­ дующий их ремонт, уменьшает объем работ по временным Ком­ муникациям и повышает общую культуру производства.

С т р о и т е л ь с т в о з д а н и й и с о о р у ж е н и й следу­ ет начинать после окончания работ нулевого цикла. В подгото­ вительный период строят административно-бытовой комбинат (АБК), в котором размещаются нарядная, раздевалка, душ, помещения для надзора и аппарат управления. АБК может быть временным или постоянным. В первом случае строится временное одноили двухэтажное здание, в котором размеща­ ются необходимые службы. По окончании строительства шах­ ты это здание разбирается. Строительство постоянного АБК приспосабливается к специфике шахтостроительной органи­ зации.

Во время подготовительного периода строят также механи­ ческую мастерскую с кузнечным, слесарным и электрическим отделениями. В механической мастерской размещаются метал­ лообрабатывающие и бурозаправочный станки.

В то же время возводят компрессорную станцию с воздухо­ сборниками и градирней. В здании компрессорной монтируют компрессоры суммарной производительностью 100— 150м3/мин. Целесообразно применять передвижные компрессорные станции.

Котельная служит для отопления АБК, производственных зданий и подогревания воздуха, подаваемого в ствол. Для вре­ менных котельных применяют вертикально-цилиндрические во­ дотрубные котлы производительностью 0,8— 1,8 т/ч пара. Целе­ сообразно применять передвижные котельные установки.

На центральных площадках с расходом пара до 10 т/ч при­ меняют передвижные (на железнодорожных платформах) ко­ тельные типа ПКБМ-10/8.

Трансформаторная подстанция (ТП) служит для приема электроэнергии, трансформации и распределения ее по потреби­ телям на промышленной площадке. Целесообразно применять

мость монтажных работ в 2—2,5 раза, а протяженность кабеля в 1,5—2 раза.

Резервуары запасной воды сооружают объемом из расчета хранения трехчасового запаса воды на противопожарные нуж­

ды, 15% максимального расхода воды для бани и 12-часового расхода на текущие хозяйственные нужды. Резервуар цилинд­ рической формы диаметром до 15 м заглубляют в землю, он

хранения электромонтажных материалов, красок, цветных ме­ таллов, измерительных приборов, инструмента, запасных час­ тей, спецодежды и т. п.

Склады обычно располагаются около железнодорожных пу­ тей и оснащаются погрузочно-разгрузочными механизмами.

Бетоносмесительная установка. Обеспечение строительства шахты бетонной смесью производится двумя способами: бетон­ ная смесь, приготовленная на районном бетонном заводе, до­ ставляется на площадку в автомашинах; бетонная смесь приго­ товляется в смесительных установках, расположенных на шахт­ ной площадке. Наиболее рациональным является первый спо­ соб. Бетон транспортируется на расстояние до 10 км.

Шахтная бетоносмесительная установка имеет одну или две бетономешалки вместимостью до 500 л. Применяют передвиж­ ные установки типа С-543.

2.4. ПРОХОДКА УСТЬЯ СТВОЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОТХОДА

В подготовительный период проходят устье ствола и тех­ нологический отход. Конструкция устья определяется: назначе­ нием ствола и формой его поперечного сечения; величиной вер­ тикальной нагрузки; условиями залегания и физико-механиче­ скими свойствами пород, в которых сооружается устье; мате­ риалом крепи и другими факторами.

На рис. 2.1 изображены распространенные конструкции устья. Устье состоит из оголовка 1, средней части 2 и опорного венца 3 (рис. 2.1, а) .

Оголовок и опорный венец воспринимают вертикальные на­ грузки и передают их на породный массив. Диаметр устья ра­ вен диаметру ствола в свету. Глубина устья зависит от разме­ ров оголовка и проемов вентиляционных каналов, а также глу­ бины расположения плотных пород, в которых закладывается опорный венец. Обычно устье имеет глубину от 10 до 20 м. Крепь устья — монолитный железобетон и реже бетон. Толщина крепи в средней части 0,6—0,9 м.

В устье устраиваются проемы для вентиляционного и кало-