Спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок

Реферат: Спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок прямокутного поперечного перерізу по породах І-IV категорій міцності за шкалою М.М. Протод’яконова включає застосування клинового врубу або незаряджуваних компенсаційних шпурів (свердловин), які бурять паралельними врубами штировими коронками з розширюючою частиною, бокова поверхня яких подібна радіальній формі пелюсток квітки лотоса, в передній частині яких застосовують направляючий центратор, що вставляється в попередньо пробурений шпур при бурінні компенсаційного шпуру або свердловини у дві стадії або штирову випереджаючу коронку при бурінні компенсаційного шпуру в одну стадію, який відрізняється тим, що при проходці виробок будь-яким поперечним перерізом по породах ІІІа-IV категорій міцності компенсаційні шпури і свердловини не застосовуються і використовують клиновий вруб, наприклад, для виробки поперечним перерізом 11 м бурять 13 врубових шпурів, з яких 3 центральних бурять уздовж осі забою, а 10 бокових - сходяться клином до центральних шпурів під кутами 15°. UA 107791 U (54) СПОСІБ ПРОХОДКИ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ І СЛАБОПОХИЛИХ ПІДЗЕМНИХ ВИРОБОК UA 107791 U UA 107791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи з використанням особливих способів та пристроїв для проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок. Відомий спосіб проходки підповерхової виробки в очисному блоці гірського масиву (див., наприклад, аналог 1, джерело 1: авт. свід. СРСР, № 1696711, кл. Е21D 9/00, опубл. 07.12.91, Бюл. № 45). Однак при застосуванні даного способу буріння компенсаційних випереджаючих свердловин, буріння, зарядка і підривання шпурів у забої здійснюються без урахування міцності породи, взаємного розташування врубових шпурів і свердловин, співвідношення глибин свердловин та врубових шпурів відносно до глибин допоміжних і оконтурюючих шпурів. Це не дозволяє забезпечити максимальне просування забою після вибуху і коефіцієнт використання шпуру (КВШ). 2 Відомий спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих гірничих виробок перерізом 11 м із застосуванням клинового врубу при бурінні міцних порід І-ІІ категорії міцності за шкалою М. М. Протод'яконова буровою кареткою потужними пневматичними перфораторами типу ПК-60 (див. додаток 1, аналог 2, джерело 2: Дільниця № 1 ш. "Леніна" ПАТ "Криворізький залізорудний комбінат" Ескіз розташування шпурів у забої). Недоліком даного способу є те, що при бурінні міцних порід на глибину 2 м просування забою після вибуху не перевищує 1,5 м при КВШ0,9. 2 Відомий спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих гірничих виробок перерізом 18,6 м із застосуванням 2-х компенсаційних свердловин з паралельними врубами діаметром 102 мм і 125 мм глибиною 3,2 м, які бурять в міцній породі І-ІІ категорії міцності лезовими коронками КРК-105 і КРК-125 потужними гідравлічними перфораторами на глибину 3,2 м (див. аналог 3, джерело 3 - A. M. Чувилин и др. Применение коронок - расширителей для бурения компенсационных скважин на проходческих работах. - М.: ЦНИИ Экономики и информации цветной металлургии / Горное дело. - Обзорная информация. - 1998. - Вып. 6. - С. 31-33). Недоліками способу аналога 3 є те, що при бурінні міцних порід витрачається значний час на розширення свердловини (23-33 хв.). Просування забою після вибуху становить 2,88-2,93 м (при КВШ 0,9-0,92), що більше, ніж при використанні аналога 2. При цьому необхідно бурити глибші шпури та компенсаційні свердловини. Крім цього не визначене раціональне розміщення цих свердловин у забої і відстань між компенсаційними свердловинами. Відомий спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих підземних гірничих виробок 2 перерізом 18,9 м у міцних породах І-II категорії міцності із застосуванням 4-х компенсаційних свердловин паралельними врубами 102 мм, які розширюють штировими розширювачами потужними гідравлічними перфораторами паралельними врубами - аналог 3 (див. у додатку аналог 4, джерело 4, додаток 2: Схема вибуху № 1 на проходку похилої виробки горизонту 1425/1500 м - ШБУ ш. ім. "Леніна", дільниця № 1. - ПАТ "Кривбасзалізорудком", 08.01.2014). Недоліком способу аналога 4 є те, що, незважаючи на зменшення часу буріння при розширенні 1-ї свердловини до 12,4 хв., порівняно з аналогом 3, кількість компенсаційних свердловин та їх діаметр невиправдано завищені, що призводить до збільшення загального часу буріння й енерговитрат. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є спосіб для буріння компенсаційних свердловин, що включає застосування коронки з розширючою частиною, бокова поверхня якої подібна радіальній формі пелюсток квітки лотоса. У передній частині коронки застосовують направляючий центратор, що вставляється в попередньо пробурений шпур або штирову випереджаючу коронку меншого діаметра в разі буріння компенсаційної свердловини в одну стадію (див. джерело 5: Спосіб буріння компенсаційних свердловин. Патент України на корисну модель, № 95502, кл. Е21В 7/00, опубл. 25.12.2014., Бюл. № 24). Недоліками прототипу є: а) не визначено кількість і діаметри компенсаційних свердловин залежно від розміру перерізу виробки і міцності породи; б) не визначено співвідношення глибини компенсаційних свердловин, врубових шпурів, розташовуваних поруч зі свердловинами, а також глибини допоміжних і оконтурюючих виробку шпурів; в) немає обґрунтування буріння в одну або дві стадії залежно від міцності породи. Задачею корисної моделі є створення ефективного способу для проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок різного поперечного перерізу в породах різної міцності. Поставлена задача вирішується за рахунок наступного. При проходці виробок будь-яким поперечним перерізом по породах ІІІа-IV категорій міцності компенсаційні шпури та свердловини не застосовують і використовують клиновий вруб. 2 Наприклад, для виробки поперечним перерізом 11 м бурять 13 врубових шпурів, з яких 3 центральних бурять уздовж осі забою, а 10 бічних - сходяться клином до центральних шпурів під кутами 15°. При цьому буріння врубових шпурів здійснюється на глибину 1,8-2,2 м залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки виробки, причому допоміжні та контурні шпури бурять на глибину 1,6-2,0 м. При цьому по чотири бокові контурні 1 UA 107791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шпури праворуч і ліворуч від врубових бурять віялами, що розходяться, під кутами 15° до осі забою, всі шпури бурять діаметром 36-41 мм. При цьому для виробок меншого або більшого поперечного перерізу кількість шпурів змінюють пропорційно зменшенню або збільшенню поперечного перерізу виробки. 2 При проходці виробок по породах III категорії міцності поперечним перерізом 5-11 м бурять ручними перфораторами на пневмопідтримках або переносними буровими установками врубові та допоміжні шпури діаметром 36-41 мм і один компенсаційний шпур діаметром 65 мм бурять в одну стадію комбінованою коронкою, на конус розширюючої частини якої, виконаний як одне ціле з нею, насаджують випереджуючу коронку діаметром 36-41 мм, причому навколо компенсаційного шпуру бурять 4-6 врубових шпурів на відстані 230-250 мм від нього на глибину 1,8-2,2 м однаково з компенсаційним шпуром. 2 При проходці виробок в породах І-ІІ категорій міцності перерізом 5-11 м у випадку, коли буріння здійснюється ручними перфораторами на пневмопідтримках або переносними буровими установками, застосовують врубові та допоміжні шпури діаметром 36-41 мм і один компенсаційний шпур діаметром 65 мм, який бурять на глибину 1,8-2,2 м однаково з врубовими шпурами залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки 2 виробки. У виробках даної категорії міцності перерізом 11-19 м з використанням бурових кареток з колонковими перфораторами або механізованих комплексів з гідравлічними перфораторами бурять врубові та допоміжні шпури діаметром 45 мм і одну компенсаційну свердловину діаметром 85-90 мм, глибиною 2,2-3,3 м, яку розширюють у другій стадії після попередньо пробуреного шпуру діаметром 45 мм. Крім цього бурять 6 врубових шпурів навколо неї на відстані 250-270 мм. При цьому всі допоміжні та контурні шпури у всіх випадках поперечних перерізів і міцності порід буряться коротше на 150-200 мм порівняно з врубовими шпурами та компенсаційними свердловинами. При цьому в гирла всіх вибухових шпурів у забоях І-III категорії міцності забивають глиняну або глиняно-піщану забійку на глибину 6-10 діаметрів шпуру. При цьому бойові шпури в забоях з компенсаційними шпурами (свердловинами) підриваються в наступній послідовності: спочатку врубові діагонально навколо компенсаційних шпурів (свердловин), потім допоміжні та контурні по черзі з уповільненням 35-40 мс по спіралі, починаючи від врубових шпурів і закінчуючи контурними шпурами. Таким чином, створюють оголену порожнину, що збільшується в процесі вибуху. Корисна модель пояснюється кресленнями. Фіг. 1. Схема буріння шпурів і свердловин по аналогу 4 - фронтальна площина забою 2 перерізом 19 м у породі І-ІІ категорії міцності, де: 1-4 - компенсаційні свердловини діаметром 102 мм; 1в - 5в - врубові шпури; 58-61 - загальна кількість допоміжних і контурних шпурів. 2 Фіг. 2. Приклад схеми буріння шпурів у виробці перерізом 11 м клиновим врубом по породах ІІІа-IV категорій міцності без компенсаційних свердловин - вид фронтальної площини забою, де 1, 2, 3 - центральні врубові шпури; 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11, 12, 13-клинові врубові шпури; 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 37, 35 - допоміжні шпури; 35, 36, 37, 38 - нижні контурні шпури; 34, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 38 - бокові контурні шпури; 25, 26, 27, 28, 29, 30-верхні контурні шпури. Фіг. 3. Вид по А-А Фіг.2, де 1, 2, 3 - центральні врубові шпури; 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11, 12, 75клинові врубові шпури; 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 27, 28, 37,29, 30 - допоміжні шпури; 34, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 38 - бокові контурні шпури; 25, 26, 27, 28, 29, 30-верхні контурні шпури. Фіг. 4. Приклад схеми забою перерізом 19 м по породі І-ІІ категорії міцності - вид фронтальної площини забою з однією компенсаційною свердловиною, де К - компенсаційна свердловина; 1-4 - врубові шпури; 5-61 - загальна кількість допоміжних і контурних шпурів. Завдяки тому, що при проходці виробок будь-яким поперечним перерізом по породах ІІІа-IV категорій міцності з клиновим врубом, кількість шпурів змінюють пропорційно зменшенню або 2 збільшенню поперечного перерізу виробки порівняно з розглянутим прикладом виробки 11 м , забезпечуються мінімальні витрати на проходку. Завдяки тому, що при проходці виробок по породах III категорії міцності поперечним 2 перерізом 5-11 м бурять один компенсаційний шпур діаметром 65 мм в одну стадію комбінованою коронкою, на конус розширюючої частини якої, виконаний як одне ціле з нею, насаджують випереджуючу коронку діаметром 36-41 мм. При цьому навколо компенсаційного шпуру бурять 4-6 врубових шпурів на відстані 230-250 мм від нього на глибину 1,8-2,2 м однаково з компенсаційним шпуром залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки виробки забезпечується максимальна уходка забою і КВШ після 2 вибуху. При цьому у виробках III категорії міцності перерізом 11-19 м з використанням бурових кареток з колонковими перфораторами або механізованих комплексів з гідравлічними 2 UA 107791 U 5 10 15 20 25 30 перфораторами бурять врубові та допоміжні шпури діаметром 45 мм і одну компенсаційну свердловину діаметром 85-90 мм, глибиною 2,2-3,3 м, яку розширюють у другій стадії після попередньо пробуреного шпуру діаметром 45 мм, а також бурять 6 врубових шпурів навколо неї на відстані 250-270 мм, що також забезпечує максимальну уходку забою та КВШ після вибуху. 2 Завдяки тому, що при проходці виробок у породах І-II категорій міцності перерізом 5-11 м у разі здійснення буріння ручними перфораторами на пневмопідтримках або переносними буровими установками, застосовують врубові та допоміжні шпури діаметром 36-41 мм і один компенсаційний шпур діаметром 65 мм, який бурять на глибину 1,8-2,2 м однаково з врубовими, залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки виробки. У виробках даної категорії міцності перерізом 11-19 м з використанням бурових кареток з колонковими перфораторами або механізованих комплексів з гідравлічними перфораторами бурять врубові та допоміжні шпури діаметром 45 мм і одну компенсаційну свердловину діаметром 85-90 мм, глибиною 2,2-3,3 м, яку розширюють у другій стадії після попередньо пробуреного шпуру діаметром 45 мм, а також бурять 6 врубових шпурів навколо неї на відстані 250-270 мм. Таким чином забезпечується максимальна уходка забою та КВШ після вибуху. Завдяки тому, що в гирла всіх вибухових шпурів у забоях І-ІІІ категорії міцності забивають глиняний або глиняно-піщану забойку на глибину 6-10 діаметрів шпуру уходка забоїв після вибухів збільшується на 10-15 % і максимально збільшується КВШ. Завдяки тому, що бойові шпури в забоях з компенсаційними шпурами (свердловинами) підривають у наступній послідовності: спочатку врубові діагонально навколо компенсаційних шпурів (свердловин), потім допоміжні та контурні по черзі з уповільненням 35-40 мс по спіралі, починаючи від врубових шпурів і закінчуючи контурними шпурами. Таким чином, створюють внутрішню оголену порожнину, яка збільшується в процесі вибуху від компенсаційного шпуру (свердловини) до контурних шпурів. Це підвищує ефективність вибухів і дозволяє максимально економити. Пропонований спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок апробований в умовах ш. ім. Леніна ПАТ "Криворіжзалізорудком" на виробничих ділянках № 1, № 4, а також на дільницях № 1 і № 3 прохідницького управління ш. ім. Леніна в забоях різного перерізу від 6 м до 19 м по породах різної міцності f=10-18. При цьому КВШ збільшений з 0,8-0,9 до 0,985-1,0, а уходка забоїв після вибухів зросла на 10-15 %. При бурінні різною технікою: буровою кареткою УБШ-207 з колонковим перфоратором Б106, ручними перфораторами YT-28 виробництва Китай, самохідними прохідницькими буровими установками Atlas Copco Boomer S1 D-DH з гідравлічними перфораторами COP 1638 розрахунковий економічний ефект по ш. ім. Леніна склав близько 2,7 млн грн./рік. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 Спосіб проходки горизонтальних і слабопохилих підземних виробок прямокутного поперечного перерізу по породах І-IV категорій міцності за шкалою М.М. Протод'яконова, що включає застосування клинового врубу або незаряджуваних компенсаційних шпурів (свердловин), які бурять паралельними врубами штировими коронками з розширюючою частиною, бокова поверхня яких подібна радіальній формі пелюсток квітки лотоса, в передній частині яких застосовують направляючий центратор, що вставляється в попередньо пробурений шпур при бурінні компенсаційного шпуру або свердловини у дві стадії або штирову випереджаючу коронку при бурінні компенсаційного шпуру в одну стадію, який відрізняється тим, що при проходці виробок будь-яким поперечним перерізом по породах ІІІа-IV категорій міцності компенсаційні шпури і свердловини не застосовуються і використовують клиновий вруб, наприклад, для виробки поперечним перерізом 11 м бурять 13 врубових шпурів, з яких 3 центральних бурять уздовж осі забою, а 10 бокових - сходяться клином до центральних шпурів під кутами 15°, при цьому буріння врубових шпурів здійснюється на глибину 1,8-2,2 м залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки виробки, причому допоміжні та контурні шпури бурять на глибину 1,6-2,0 м, при цьому по чотири бокових контурних шпури праворуч і ліворуч від врубових бурять віялами, що розходяться, під кутами 15° до осі забою, всі шпури бурять діаметром 36-41 мм, при цьому для виробок меншого або більшого поперечного перерізу кількість шпурів змінюють пропорційно зменшенню або збільшенню поперечного перерізу виробки, а при проходці виробок по породах III категорії міцності поперечним 2 перерізом 5-11 м бурять ручними перфораторами на пневмопідтримках або переносними буровими установками врубові та допоміжні шпури діаметром 36-41 мм і один компенсаційний шпур діаметром 65 мм бурять в одну стадію комбінованою коронкою, на конус розширюючої частини якої, виконаний як одне ціле з нею, насаджують випереджуючу коронку діаметром 36 3 UA 107791 U 5 10 15 20 41 мм, причому навколо компенсаційного шпуру бурять 4-6 врубових шпурів на відстані 230-250 мм від нього на глибину 1,8-2,2 м однаково з компенсаційним шпуром, а при проходці виробок у 2 породах І-II категорій міцності перерізом 5-11 м у разі здійснення буріння ручними перфораторами на пневмопідтримках або переносними буровими установками, застосовують врубові та допоміжні шпури діаметром 36-41 мм і один компенсаційний шпур діаметром 65 мм, який бурять на глибину 1,8-2,2 м однаково з врубовими залежно від продуктивності перфораторів і планової тривалості циклу проходки виробки, а у виробках даної категорії 2 міцності перерізом 11-19 м з використанням бурових кареток з колонковими перфораторами або механізованих комплексів з гідравлічними перфораторами бурять врубові та допоміжні шпури діаметром 45 мм і одну компенсаційну свердловину діаметром 85-90 мм, глибиною 2,23,3 м, яку розширюють у другій стадії після попередньо пробуреного шпуру діаметром 45 мм, а також бурять 6 врубових шпурів навколо неї на відстані 250-270 мм, причому всі допоміжні та контурні шпури в усіх випадках поперечних перерізів і міцності порід буряться коротше на 150200 мм порівняно з врубовими шпурами та компенсаційними свердловинами, при цьому в гирла всіх вибухових шпурів у забоях І-III категорії міцності забивають глиняну або глиняно-піщану забійку на глибину 6-10 діаметрів шпуру, причому бойові шпури в забоях з компенсаційними шпурами (свердловинами) підривають у наступній послідовності: спочатку врубові діагонально навколо компенсаційних шпурів (свердловин), потім допоміжні та контурні по черзі з уповільненням 35-40 мс по спіралі, починаючи від врубових шпурів і закінчуючи контурними шпурами, таким чином, створюють внутрішню оголену порожнину, що збільшується в процесі вибуху від компенсаційного шпуру (свердловини) до контурних шпурів. 4 UA 107791 U 5 UA 107791 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6