ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

ПРОВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, проходка горных выработок, искусственное образование в земной коре полостей путём выемки горных пород для вскрытия месторождения полезного ископаемого, транспортировки, вентиляции и т. д. Этим целям служат шахтные стволы, штольни, квершлаги, горизонтальные и наклонные выработки (штреки, бремсберги, уклоны) и др.

Для П. г. в. в зависимости от их назначения, горно-геологич. и гидрологич. условий существует несколько способов. Способы П. г. в. зависят также от уровня и степени механизации горнопроходческих работ.

Шахтные стволы в породах, где притоки подземных вод до 5 м³/ч, сооружают обычным способом; при притоках св. 5 м³/ч - спец. способами, применение к-рых определяется не только по фактору притока подземных вод, но и по устойчивости пород. Напр., при проведении горизонтальных и наклонных выработок в неустойчивых породах (пески, супеси и т. п.) применяют спец. способы при притоках вод менее 5 м³/ч, а в устойчивых скальных породах притоки воды даже до 50 м³/ч могут не вызывать необходимости применения спец. способа. В отличие от обычных, спец. способы характеризуются производством работ по предварит. закреплению массива горных пород, в к-ром сооружается горная выработка, что позволяет повысить его устойчивость и снизить водопритоки. К специальным относятся следующие осн. способы: кессонный (см Кессон); инъектирование (см. Закрепление грунтов); замораживание пород (см. Замораживание грунтов); понижение уровня подземных вод с помощью скважин и водоотливных средств (см. Осушение месторождений полезных ископаемых)‘, закрепление пород по контуру горной выработки опускной или забивной крепью, предохраняющей забой от вывалов породы, снижающей приток воды в горную выработку и существенно улучшающей условия по выемке породы в забое и возведению постоянной крепи. Ведутся экспериментальные работы по сплавлению слабых водоносных пород электрич. током. При сооружении вертикальных стволов и наклонных выработок в плывунах применяется, как правило, замораживание пород по контуру горной выработки, а при проведении горизонтальных выработок - сплошное замораживание массива с поверхности либо проходка под сжатым воздухом (кессонный способ).

В водоносных породах возможно предварительное осушение и снижение водопритока путём откачки воды погружными или артезианскими насосами из скважин, пробуренных на водоносный горизонт с поверхности, а также через забойные фильтры, установленные в сооружаемой выработке.

Вертикальные горные выработки (шахтные стволы) сооружаются, как правило, с присутствием людей в забое; в пром. масштабах ведутся (1975) экспериментальные работы по бурению шахтных стволов. При сооружении шахтных стволов применяют полок проходческий, расположенный в 10-20л от забоя, и временный подъём с сосудами в виде саморазгружающихся на поверхности бадей, который обеспечивает транспортную связь забоя с поверхностью (рис. 1). Крепкие и средней крепости горные породы разрушают буровзрывным способом, породы мягкие - механическим (с помощью отбойных молотков и пневмолопат). В СССР большинство процессов по сооружению шахтных стволов механизировано. Шпуры глубиной до 5 л бурят с помощью дистанционно управляемых многошпиндельных бурильных установок, к-рые перемещаются по забою тельфером погрузочной машины. Для погрузки породы применяют погрузочные машины с механизированным вождением грейфера. Постоянная крепь большинства стволов - монолитный бетон, к-рый подают с поверхности по трубам за передвигающуюся вслед за забоем металлич. опалубку. На базе породопогрузочных машин создано неск. типов проходческих комплексов, к-рые позволили максимально совместить осн. процессы проходческого цикла и достичь рекордных показателей по скорости проходки и производительности труда. В 1969 на проходке ствола диаметром 6,2 м шахты 17-17-бис в Донецком угольном бассейне был установлен мировой рекорд скорости проходки - 401,3 м/мес.

Рис. 1. Схема проходки ствола механизированным комплексом: 1 - погрузочная машина; 2 - кабина машиниста; 3 - спаренный пневмотельфер; 4 - грейфер; 5 - передвижная опалубка; 6 - саморазгружающаяся бадья; 7 - бурильная установка; 8 - бетонораспределитель; 9-двухэтажный подвесной полок.

Рис. 2. Проведение выработок буровзрывным способом: 1 - буропогрузочная машина; 2 - перегружатель подвесной; 3 - маневровая тележка или электровоз.

Рис. 3. Проведение выработок комбайновым комплексом: 1 - проходческий комбайн; 2 - боковые секции крепи; 3 - перекрытие над комбайном; 4 - кассета для металлической сетки; 5 - бурильная установка для возведения анкерного крепления; 6 - перегружатель ленточный передвижной; 7 - пылеулавливающая установка; 8 - насосная установка.

Рис. 4. Схема сооружения камер и тоннелей уступным забоем: 1 - анкерное крепление; 2 - породопогрузочная машина; 3 - автомобиль-самосвал ; 4 - автопогрузчик с рамой; 5 - вентиляционный трубопровод; 6 - самоходная буровая установка; 7 - предохранительная металлическая сетка; 8 -бетонная крепь; 9 -буровой станок; 10 - подземный экскаватор; 11 - взрывные скважины; 12 - пандус.

Для сооружения стволов в слабых и средней крепости породах успешно применяют проходческие комбайны (см. Горный комбайн), к-рые позволяют механизировать процессы разрушения и выдачи породы из забоя ствола с одновременным возведением постоянной монолитной бетонной крепи. При сооружении стволов комбайнами в Карагандинском угольном басс. достигнуты высокие показатели производительности труда (13,7 м³готового ствола на выход проходчика) и скорости проходки (133 м/мес).

Горизонтальные и наклонные горные выработки проводят с применением буровзрывных работ или с использованием проходческих комбайнов. Выбор технологии и оборудования для проведения выработок зависит как от размеров их поперечных сечений, устанавливаемых в зависимости от назначения выработки, так и от крепости и устойчивости пород.

При проведении выработок буровзрывным способом для погрузки отбитой взрывом породы используют погрузочные машины или скреперные установки (рис. 2).

Для проходки горизонтальных и наклонных (до 35^о) выработок в некрепких породах применяют проходческие комбайны, к-рые разрушают породу и грузят её в вагонетки или на конвейер (рис. 3). Комбайновый способ проведения выработок является более безопасным и эффективным, чем буровзрывной; при этом почти не нарушается целостность окружающих выработку пород. Вслед за подвиганием забоя в выработке устанавливают крепь, монтируют новые звенья рельсовых путей, конвейера, трубопроводы вентиляционные и противопожарного водоснабжения и др.

В СССР достигнуты следующие макс. скорости П. г. в.: проходческими комбайнами 2000 м/мес, при буровзрывном способе 800 м/мес, при проведении выработок больших сечений в околоствольном дворе до 4700 м³/мес. Средние скорости П. г. в. значительно ниже. Это объясняется сложными горно-геологич. условиями конкретных объектов, необходимостью в ряде случаев (напр., в транспортных тоннелях) при возведении крепления прекращать др. работы и т. п.

Подземные камеры обычно располагают в крепких, устойчивых породах. В зависимости от размеров поперечного сечения и устойчивости вмещающих пород камеры сооружают сплошным забоем или с разделением забоя на части с последовательной разработкой массива в каждой из них (рис. 4).

Постоянную крепь камер чаще выполняют из монолитного бетона или железобетона. Иногда применяют комбинированные крепи (напр., свод закреплён монолитным железобетоном, стены - анкерной крепью и набрызг-бетоном по металлич. сетке).

Для обеспечения надёжности контакта крепи с окружающим массивом после её возведения оставшиеся пустоты между крепью и массивом горных пород заполняют инертным негорючим материалом или цементным раствором. В крепких, устойчивых породах тоннели сооружают буровзрывным способом с применением аналогичного оборудования и по той же технологии, что и при проведении выработок. В слабых и средней крепости породах можно сооружать тоннели с помощью щитов проходческих или комбайнов. При использовании механизированных проходческих щитов для сооружения тоннелей (рис. 5) в качестве постоянной крепи иногда применяют монолитно-прессованную крепь, к-рую получают путём прессования бетонной смеси давлением, создаваемым самим щитом или др. устройством. Прессованная монолитная бетонная обделка плотно прилегает к окружающим выработку породам, в связи с чем отпадает необходимость в нагнетании раствора за крепь.

В СССР совершенствование технологии и способов П. г. в. ведётся в направлении создания и внедрения проходческих комплексов, максимально механизирующих процессы проходки.

Для сооружения тоннелей большой протяжённости, в т. ч. в крепких породах, и больших сечений применяют специальные горнопроходческие комбайны или механизированные щитовые комплексы. О П. г. в. на карьерах см. в статье Траншея, о строительстве инженерных коммуникаций в статье Подземные сооружения.

Лит.: Покровский Н. М., Проектирование комплексных выработок подземных сооружений, М., 1970; Мельников Л. Л., Сооружение выработок большого сечения в крепких породах, М., 1974.

Д. И. Малиованов.