<<
>>

2.3.2 Перспективные направления развития проходкивертикальных стволов

В комплексе горностроительных работ сооружение стволов, и прежде всего вертикальных, имеет особое значение. Вертикальные стволы являются уникальными инженерными сооружениями по масштабу и сложности решаемых технических задач в период строительства и отработки запасов, на их долю приходится 20–25% стоимости и 30–50% общей продолжительности строительства шахты.

Существует два принципиально отличающихся способа проходки этого типа выработок – буровзрывной и механизированный.

В России в настоящее время наибольшее распространение получил буровзрывной способ проходки по совмещенной технологической схеме (95–98%) с последующим армированием. Эта схема является наиболее простой, универсальной и обеспечивает комплексную механизацию проходческих работ на базе имеющегося оборудования.

Достигнутый уровень техники позволяет осуществить подвигание забоя за цикл до 4,5 м. Этому способствует применение мощного бурильного оборудовании (установки типа БУКС и СМБУ), бадей емкостью до 5 м3 и грейферов с вместимостью до 1,2 м3 в сочетании с высокопроизводительными подъемными машинами. В Южной Африке, например, с применением этой технологии уже успешно построены стволы глубиной свыше 3км. Но, как показывают аналитические исследования, эти показатели являются предельными. Добиться устойчивого повышения скорости проходки стволов свыше 3,5–4 м в сутки, даже при использовании новейшей техники буровых, взрывных и подъемно–транспортных работ, не удаётся ни в России, ни в ЮАР, ни в Северной Америке, ни в Европе [52].

Всё более высокие запросы международных горнопромышленных компаний, требующие создания более совершенной технологии, обеспечивающей значительно большие скорости проходки шахтных стволов с соблюдением самых высоких требований техники безопасности, обусловливают интерес шахтостроительных компаний и поставщиков машин к проходке стволов бурением.

Российский и зарубежный опыт показывает, что столь высокие требования к скорости, надежности и экономичности могут быть достигнуты только применением полностью механизированной проходки стволов методом бурения.

В Восточном Донбассе данный метод имеет значительные перспективы, в силу благоприятных для бурения условий (см. рис. 2.1).

К подобному выводу российские шахтостроители пришли ещё в середине ХХ в., что привело к созданию ряда оригинальных типов бурильных установок. По принципу действия они подразделялись на машины: реактивно–турбинного, роторного, кернового бурения и комбайны. Установкой, располагаемой на поверхности или в специальной камере верхнего горизонта, бурят опережающую скважину диаметром до 350 мм до нижней камеры в подсечном штреке.

После достижения нижней камеры бур демонтируют со штанги, а на его место устанавливают буровую головку необходимого диаметра. Форму и размер роликов, с помощью которых и происходит разрушение пород, подбирают в зависимости от их прочности. Установки имеют мощность подачи до 2700 кН и вращающий момент до 160 кНм. Разрушенная порода транспортируется по подсечному штреку обычным оборудованием и выдаётся через существующую систему горных выработок. Стенки пройденного ствола крепятся монолитным или набрызгбетоном.

а б в

Рис. 2.5. Установка для восходящего бурения:

а – общий вид установки Robbins 34 RH; б – штанга после снятия коронки; в – буровая головка

О распространении данного способа бурения вертикальных выработок в практике работы зарубежных шахтостроителей можно судить хотя бы по тому, что с 1970 по 2000 гг. только североамериканской фирмой Redpath было пройдено св. 150 км вертикальных стволов и скважин большого диаметра при наличии 24 установок как фирмы Robbins, так и собственного производства RB40. Краткая характеристика используемых установок приведена в табл. 2.8, наиболее распространённых фирмы Wirth – в табл. 2.9.

В плане рассматриваемой проблемы представляют определённый интерес и методы бурения стволов с применением эрлифтной промывки. Проходка ствола способом штангового бурения с применением эрлифтной выдачи разрушенной породы (рис. 2.6) осуществляется на полный диаметр с непрерывным гидроподъемом буровой мелочи.

Крепь погружается в наполненный буровым раствором ствол по окончании бурения. Первоначально данный метод применялся только для бурения в очень слабых породах, где имел преимущества перед проходкой способом замораживания. С помощью установок подобного типа только в Германии было пройдено св. 40 стволов.

Таблица 2.8

Характеристики бурильных машин

Обозначение Число установок Диаметр опережающей скважины, мм Максимальный диаметр скважины, м Максимальная длина скважины, м
Redbore 40 15 229 1,8 150
Robbins 61 R 3 279 2,43 250
Robbins 71 R 1 279 2,74 300
Robbins 82 R 3 311 3,66 600
Robbins 85 R 1 349 4,5 640
Robbins 97RL 1 349 5,0 680

Таблица 2.9

Характеристики бурильных машин производства фирмы Wirt

Показатели

Тип машины

HG100 HG160–2 HG250–2 HG330–SP HG380–SP
Установленная мощность, кВт 112 160 250 400 550
Вращающий момент, кНм 31,2 70,0 167 540 710
Усилие подачи, кН 1079 2000 2700 8350 12000
Диаметр ствола, м 1,4 2,4 3,0 6,0 7,0
Глубина бурения, м 150 250 300 1000 1300

Удачной конструкции установок эрлифтного бурения для строительства глубоких вертикальных шахтных стволов не удалось получить до настоящего времени. Предельно реализуемая глубина ствола, при максимально возможных диаметрах от 5 до 6м, остается в пределах 600 – 800 м (см. табл. 2.10).

Разработка техники бесштангового бурения началась в 1971г. в каменноугольной промышленности ФРГ и первое поколение машин типа GSB фирмы «Wirth Maschienen– und Bohrgerate–Fabrik GmbH», Эркеленц использовалось исключительно для механизированной проходки слепых стволов диаметром более 5 м [51].

а

б

Показатели

Установки

L 35, L 35K L 35M L 35MP

L 35MPK

Диаметр ствола, м 2,6–4,0 3,2–4,7 4,0–5,4
Максимальная глубина бурения, м 1000/700 800/700 800/600
Установленная мощность, кВт 800 800 800
Суммарный вес установки, т 180 220 240
Высота буровой мачты, м 22,0 26,0 26,0

Второе поколение было полностью модернизировано, что существенно повысило их технические показатели. По результатам большого числа успешно осуществленных проектов было разработано третье поколение машин типа SB VII (табл. 2.11, рис. 2.7 [53]). Данный вид машин позволяет вести проходку стволов и с поверхности.

Стволопроходческие машины рассматриваемого типа состоят из тех же узлов, что и туннелепроходческие буровые комбайны. Ограничивающим фактором для глубины ствола, проходимого буровым способом, является не сама машина, а заранее пробуриваемая передовая скважина, глубина которой зависит от необходимой точности её проведения. Скважина предназначена для спуска отбитой породы из проходческого забоя и должна иметь достаточную устойчивость в течение всего периода строительства. Бурение и установка крепи ствола при его диаметре от 5,5 до 8,5 м осуществляются одновременно.

Таблица 2.11

Характеристики бурильных машин производства фирмы Wirt

Стволопроходческие машины SB VI SB VII VSB VI VSB VI
Установленная мощность, кВт 492 740 600 1050
Вращающий момент, кНм 745 1140–1508 860–1075 1920–2290
Усилие подачи, кН 5400 8500 6360 10550
Диаметр ствола, м 5,0–6,5 6,5–8,5 5,8–7,5 8,0–9,5

Данный способ бурения нашёл довольно широкое применение в горнодобывающей промышленности мира. Достаточно сказать, что за последние 25 лет только одной германской фирмой Thyssen Schachtbau GmbH было построено в общей сложности более 20 км вертикальных стволов. Столь значительный опыт позволил существенно усовершенствовать технологию и приспособить комбайн к проходке стволов в очень крепких породах (св. 250 МПа).

<< | >>
Источник: Под ред. С.Г. Страданченко. ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ. 2009

Еще по теме 2.3.2 Перспективные направления развития проходкивертикальных стволов:

  1. 4.4 Перспективные направления разработок модемов для коммутируемых и выделенных телефонных сетей в России
  2. ОДНА ПУШКА — 100 СТВОЛОВ!
  3. V. РАЗВИТИЕ ГОСУДАРСТВА ПО НАПРАВЛЕНИЮ К ЦЕРКВИ
  4. 6.3. ШАГИ В НАПРАВЛЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
  5. 1.6. РАЗВИТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ЕЕ СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
  6. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ЗАРУБЕЖНОЙ психологии 3 30—60-е ГГ. XX в.
  7. Пути реализации стратегии, направленной на развитие агропромышленного комплекса
  8. Приоритетные направления развития механизмов бюджетирования, ориентированного на результат
  9. Механизмы, определяющие целевые направления деятельности администрации области в рамках реализации программ развития
  10. Глава IV. Направление Зюсмильха — Кетле, или собственно статистическая школа и ее развитие до настоящего времени
  11. 7.2. Система тренинговых упражнений, направленных на формирование и развитие чувства родительской любви, «Семь шагов»*
  12. Перспективные концепции ядерных технологий Ядерная энергетика
  13. Психотерапия.49 Основные направления современной психотерапии и тенденции ее развития.50
  14. Основные направления развития социального служения религиозных организаций в Нижнем Новгороде в период 1992-2010 гг. (на примере зарегистрированных церквей протестантской традиции) Малин И. И.
  15. 3. Организация и функционирование психолого-педагогической службы, направленной на усиление фасилитационной направленности образовательного процесса
  16. Осенняя кампания 1919 г. на Украине. — Переход в наступление советских армий Южного фронта. — Контрманевр противника. — Решительное сражение на орловском направлении. — Перелом кампании на Южном фронте и начало отступления «вооруженных сил юга России». — Последняя наступательная попытка противника на петроградском направлении и ее ликвидация.
  17. 1. Возникновение, развитие и становление психологии 1.1. Историческое развитие психологической мысли
  18. II.2. Характеристика социального развития. Индекс развития человеческого потенциала