Оборудование для проходки шахтных стволов

Содержание

1. Ствол шахтный.
2. Стволопроходческий комплекс.
3. Стволопроходческий комбайн.
4. Стволовые бурильные установки.
1. Стволовая бурильная установка СМБУ-4м.
2. Установка БУКС-1У5.
3. Стволовая бурильная установка для бурения шпуров при проведении вертикальных стволов небольшой глубины БУКС-2 м.
4. Стволовые бурильные установки БУКС-1у2, БУКС-1у3 и БУКС-1 у 4.
5. Стволовая бурильная установка фирмы "Дайльманн-Ханиэль" (ФРГ).
5. Полки проходческие подвесные.
6. Опалубка.
7. Подъемное оборудование для проходки стволов.
8. Список литературы.

Ствол шахтный

СТВОЛ ШАХТНЫЙ— капитальная вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и предназначенная для вскрытия месторождений и обслуживания подземных работ. Различают главные и вспомогательные стволы шахтные. Главный ствол располагается на центральной площадке шахты и предназначается в основном для подъёма на поверхность полезных ископаемых (угля, руды и т.п.), вспомогательный — для транспортирования людей, пустых пород, оборудования, материалов. Вспомогательный ствол может быть также вентиляционным — для подачи в шахту свежего воздуха (т.н. воздухоподающий ствол) или выдачи отработанного. Такие стволы могут располагаться на центральной промышленной площадке и на флангах шахтного поля (фланговые стволы). Разновидность ствола шахтного — слепой ствол. Стволы шахтные оборудуют скипами, клетями, рельсовым или конвейерным транспортом, а в период строительства — бадьями.

Верхняя часть ствола шахтного, выходящая  на земную поверхность, называется устьем (иногда воротником); нижняя (ниже горизонта  околоствольного двора) — зумпфом. Поперечное сечение шахтных стволов  бывает круглым, иногда прямоугольным, реже эллиптическим. Диаметр вертикальных стволов шахтных обычно до 9 м, глубина  до 3-3,5 км. Наклонные стволы имеют  прямоугольную, арочную, круглую формы, стенки стволов закрепляют бетоном, железобетоном и металлическими или железобетонными тюбингами; в крепких устойчивых породах  — набрызг-бетоном. Армировка ствола шахтного включает обычно металлические  горизонтальные элементы (расстрелы) и  вертикальные элементы (проводники), обеспечивающие плавное движение скипов и клетей.

СТВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ  КОМПЛЕКС

СТВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС  — совокупность машин и механизмов, предназначенных для выполнения основных технологических операций при строительстве вертикальных стволов буровзрывным способом.

В стволопроходческие комплексы входят: бурильная установка (например, типа БУКС), подвешиваемая вместо грейфера на тельфер породопогрузочной машины, которой осуществляется групповое  бурение шпуров; саморазгружающиеся бадьи (типа БПСМ вместимостью до 5 м3) для  выдачи породы на поверхность; металлическая  передвижная опалубка. При наиболее распространённой совмещённой технологической  схеме проходки стволов опалубка устанавливается на забое.

В стволах диаметром до 7 м в составе  этих стволопроходческих комплексов применяют  одногрейферные пневматические погрузочные  машины KC-2у/40 с грейфером вместимостью 0,7 м3 или KC-1м с грейфером 1,25 м3, в  стволах больших диаметров используют двухгрейферные машины с грейферами вместимостью 0,7-1,25 м3. Среднетехнические  скорости проходки по совмещённой технологической  схеме стволопроходческих комплексов типа KC-2у — 80-100 м/месяц.

Для скоростного прохождения стволов  в устойчивых породах применяются  стволопроходческие комплексы типа KC-1м/6,2, рассчитанный на параллельно-одновременное  производство работ по выемке породы и возведению крепи. При использовании  этого комплекса достигнуты скорости проходки ствола 401,3 м/месяц.

СТВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ  КОМБАЙН

СТВОЛОПРОХОДЧЕСКИЙ  КОМБАЙН  — комплекс оборудования для проходки вертикальных шахтных стволов механическим (буровым) способом. Коэффициент крепости разрушаемых пород при использовании стволопроходческого комбайна, оснащённый резцовым инструментом, не более 7 (по шкале М. М. Протодьяконова); при оснащении рабочего органа шарошечным инструментом до 12-15, диаметр ствола 6-8 м (в свету), глубина до 1500 м.

Стволопроходческий  комбайн  состоит из каркаса, главного привода с редуктором и электродвигателями, приводного вала, двухдискового планетарного исполнительного органа, гидросистемы распора каркаса, подъёма и подачи на забой исполнительного органа, пневмоэлеватора для подъёма породной пульпы из забоя в приёмный бункер, системы перегрузки пульпы из бункера в подъёмные сосуды, передвижной секционной опалубки с гидроотрывом секций, трубопроводов для подачи бетонной смеси за опалубку, а также системы подвески комбайна в стволе по полиспастной схеме на канатах лебёдок, установленных на поверхности.

Проходческий  цикл при комбайновой проходке предусматривает  выполнение основных операций: разрушение горных пород, выдачу горной массы на поверхность, спуск и центровку  стволопроходческого комбайна, его  профилактический осмотр, замену резцов или шарошек, возведение постоянной крепи и наращивание трубопроводов. Выдача горной массы, возведение крепи, частично профилактический осмотр и  наращивание трубопроводов совмещаются  во времени с разрушением породы.

Отличительная особенность транспортировки породы при комбайновой проходке в том, что она выдаётся на поверхность  в виде пульпы двухступенчатым подъёмом: пневматическим элеватором — из забоя  в бункеры и через систему  перегрузки — в подъёмные сосуды и на поверхность.

В Донецком и Карагандинском угольных бассейнах  стволопроходческим комбайном пройдено 9 вертикальных стволов суммарной  протяжённостью свыше 6 км (1988). Наивысшие  показатели достигнуты на проходке ствола стволопроходческим комбайном с  рабочим органом, оснащённым шарошечным инструментом (шахта им. В. И. Ленина ПО "Ворошиловградуголь"): скорость подвигания забоя 181 м/месяц, производительность труда проходчиков свыше 16 м3 готового ствола на чел/смену. Средние темпы  проходки стволов 23-58 м/месяц. Максимальная глубина, на которую в CCCP был пройден  ствол с помощью стволопроходческого  комбайна, 1107 м (шахта им. М. И. Калинина, Донбасс). На этой же шахте около 90 м  ствола на участке вскрытия угольных пластов было пройдено практически  по безлюдной схеме: разрушение забоя  и выдача породы осуществлялись при  управлении комплексом с поверхности, и лишь при перестановке опалубки и подаче за неё бетонной смеси  на комплекс спускались проходчики. За рубежом работы по созданию стволопроходческого  комбайна ведутся в ФРГ, США, KHP.

Стволовые бурильные установки

Стволовая бурильная установка СМБУ-4м. Стволовая бурильная установка СМБУ-4м вращательно-ударного действия предназначена для механизированного бурения шпуров диаметром 43-52 мм при сооружении и углубке вертикальных стволов диаметром до 9 м в проходке.

Установка СМБУ-4м применяется с любым  набором горно-шахтного оборудования в стволе в отличие от машин  типа БУКС, где обязательно применение погрузчика КС. Базовая модель машины конструкции КузНИИшахтострой имеет  три бурильные машины.

Стволовая бурильная установка СМБУ-4м как  базовая состоит из колонны 1, служащей центральной опорой для размещения на ней манипуляторных стрел (на рисунке показана только одна стрела), системы раскрепления установки в забое 6, трех бурильных машин 13, гидравлической системы 20, пультов управления 19, автомасленки 18 и прицепного устройства 7.

Манипуляторные  стрелы служат для перемещения бурильных  машин по забою и удержания  их в заданном рабочем положении. Каждая манипуляторная стрела состоит  из поворотной стрелы 11 коробчатого  сечения, имеющей проушины на концах, и стрелы 12, имеющей в верхней  части жестко закрепленный блок малых  звездочек 9, шарнирно соединенных с  поворотной стрелой 11 , а в нижней части проушину для подвески бурильной  машины 13.

Радиальное  перемещение бурильной машины осуществляется гидроцилиндром 4 раздвижки стрел  и цепным механизмом, состоящим из блоков звездочек 9, 15 и цепи 14.

Перемещение бурильной машины по дуге сектора  осуществляется гидроцилиндром поворота 2 с зубчатой рейкой, находящейся  в зацеплении с шестерней 16, установленной  на хвостовике блока больших звездочек 15

Подъем  и опускание бурильных машин  осуществляется гидроцилиндром 17.

Бурильные машины снабжены вращательно-ударными головками 10 типа БУ-1 или БГА-1.

Система раскрепления 6 установки в забое  ствола состоит из трех гидроцилиндров 3, к штокам которых через коуши  прикреплены канаты растяжек. Канаты пропущены через отклоняющие  блоки 8, закрепленные под углом 120°  на верхней части колонны. На концах канатов имеются крюки 5 для крепления  растяжек за кольца каркаса забойной опалубки или анкеры.

Установка опускается в ствол, как правило, канатом подъемной машины, пропускается через раструб для бадей в  проходческом полке и ставится на центр забоя ствола. Чаще всего  бурильная установка раскрепляется с помощью канатов системы раскрепления к опалубке типа ОМП, однако, система раскрепления может быть и другой. Установка и раскрепление машины производится один раз и обеспечивает бурение шпуров, одинаково свободно придавая нужный наклон, как периферийным так и врубовым шпурам.

Для удобства раздвижки и раскладки  бурильных машин дополнительно  были поставлены четыре пневмоцилиндра от стандартных пневмоподдержек  П-1. На бурильной установке, которая  была изготовлена первой, сохранена  заводская гидравлическая система, которая состояла из шестеренчатого насоса НШ-10Е с пневмоприводом, гидрораспределителей типа Р80-4/3, гидравлических золотников типа 3-8 и 16 гидродомкратов с гидрозамками, на четвертую бурильную машину было установлено дополнительно три  гидродомкрата, гидронасос с приводом НШ-10Е. На бурмашинах винтовые автоподатчики  заменены на цепные 1СБУ-2К 24.00 с удлиненной цепью.

Раскрепление  машины в стволе осуществляется тремя  расчалками к призабойной опалубке. Натяжение канатов производится тремя гидродомкратами, расположенными в верхней части колонны. Для  обуривания неровного забоя машина имеет возможность перемещаться по вертикали до 1100 мм; что осуществляется гидродомкратом подъема в базовой  модели КузНИИ- шахтостроя. В рабочем  положении установка СМБУ-4 находится  в копре, подвешанная на качели из двух спаренных двутавров № 30, закрепленных к металлоконструкциям аккумулирующего  бункера. Обслуживание установки производится со специальной площадки, которая  может перемещаться вокруг машины.

 Стволовая бурильная установка СМБУ-4м.

Установка БУКС-1У5. Установка БУКС-1У5 предназначена для механизации бурения шпуров, цементационных, дегазационных и разведочных скважин при проходке и углублении вертикальных стволов шахт диаметром от 4,0 до 9,0 м в свету в угольной, горнорудной и сланцевой отраслях. Установка БУКС-1МА предназначена для бурения шпуров и имеет винтовой исполнительный механизм подачи и распора.

Бурильная установка состоит из съемной  части и узлов, устанавливаемых  на проходческом полке и на машине типа КС (стационарной части).

  В съемную часть входят: бурильные  машины, манипулятор, подвеска, колонна  раздвижная и пневмосистема.

В стационарную часть входят: заходная кривая, оборудование для очистки  шпуров, и оборудование для бурения  цементационных скважин.

Возможность наклона бурильных машин в  вертикальной плоскости и поворот  в горизонтальной плоскости позволяет  изменять расстояние между смежными шпурами и с одной позиции  бурить большое число шпуров.

Применение  пружинных домкратов распора  позволяет одному бурильщику надежно  и быстро распирать бурильную  машину при любых наклонах пластов (включая и крутопадающие), крепостях  породы и неровностях забоя ствола.

Установка имеет сниженный уровень шума и водовоздушную очистку шпуров, обеспечивающую полное пылеподавление и увеличение скорости бурения.

Стволовая бурильная установка для бурения  шпуров при проведении вертикальных стволов небольшой глубины БУКС-2 м имеет две бурильные машины, смонтированные на станине (стойке) с возможностью их установки под различными углами к вертикали в процессе бурения шпуров. Недостатки этой установки заключаются в том, что размещение (установка) бурильных машин под разными углами производится вручную и их раздельная (автономная) работа невозможна. Кроме перечисленных недостатков эта установка не может быть использована при проведении стволов средней и большой глубины.

Стволовые бурильные установки БУКС-1у2, БУКС-1у3 и БУКС-1 у 4 по конструктивному устройству аналогичны, но оборудованы разным количеством бурильных машин. Согласно номерам - двум, трем и четырем, позволяющим бурить шпуры глубиной до 4,5 м. Бурильные машины в этих установках смонтированы каждая на своей стойке манипулятора. Манипуляторы связаны с распорной раздвижной колонной. Установка бурильных машин под заданным углом механизирована.

Недостатками  рассматриваемых стволовых бурильных  установок являются: во-первых, сложность  конструкции манипулятора для изменения  углов размещения при одновременной  установке бурильных машин в  процессе выполнения буровых работ  в забое ствола; во-вторых, отсутствие возможности автономной работы отдельно друг от друга бурильных машин; в-третьих, шарнирное соединение стволовых  бурильных установок с тельфером  стволовой погрузочной машины привело  к необходимости наличия дополнительного  узла - раздвижной колонны. Последняя  обеспечивает необходимый распор бурильных  машин в процессе бурения шпуров. Наличие раздвижной колонны привело  к значительному утяжелению рассматриваемых  стволовых бурильных установок, что в конечном итоге привело  к снижению маневренности при  выполнении буровых работ и, следовательно, к снижению производительности.