Технология проведения шурфов в крепких породах

Для шурфов, проходимых в крепких породах, характерны большие глубины и площади поперечного сечения, поэтому эффективная отбойка их может осуществляться только с помощью ВВ. При этом продолжительность цикла увеличивается на время бурения и заряжания шпуров, взрывания и проветривания.

Как и при других способах, работы по проходке шурфа начинают с подготовки площадки и разметки устья. Отбойка и рыхление с применением ВВ производятся в породах выше IV категории и в мерзлых.

Бурение шпуров в мерзлых, плотных вязких глинах с обломками пород, в выветрелых глинистых туфах, по вязкому туфогенному материалу, в выветрелых известковых сланцах производится вручную стальными бурами, по хвостовику которых наносятся удары кувалдой. Для бурения шпуров могут применяться мотоперфораторы, мотобуры, пнсвмоломы и др. бурильные машины.

В породах V-XII категорий бурение шпуров может производиться ручными электросверлами или пневмосверлами. При крепости пород выше XII категории — перфораторами.

В табл. 59 приведена рекомендуемая область применения различных способов бурения шпуров.

Число шпуров в забое рассчитывается по формуле М. М. Протодьяконова

где п — число шпуров на 1 м² площади забоя; S — сечение выработки, м²; /- коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова.

Удельный расход ВВ можно определить по таблицам или по формуле М. М. Протодьяконова

где е — переводной коэффициент к аммониту № 6ЖВ.

При применении другого ВВ коэффициент его работоспособности будет равен

где .Р, — работоспособность эталонного ВВ, см³; Р — работоспособность применяемого ВВ, см³.

Коэффициент заполнения шпура, по данным СНиП III-11—77, для вертикальных стволов ппи лиаметпе патпона 32…40 мм павен:

При (р = 0,75 и заряжании патронированпыми ВВ диаметром 32 мм значение Р₀ф = 0,8.

В общем случае

где d — диаметр заряда (патрона), см; Д — плотность ВВ в заряде (патроне), кг/см³.

Необходимое число шпуров, расположенное определенным образом в забое, носит название «комплекта шпуров».

Шпуры по назначению подразделяются на врубовые, вспомогательные и оконтуривающие. Вспомогательные и оконтуривающие шпуры являются отбойными. В выработках с небольшими поперечными сечениями (в шурфах особенно) вспомогательные шпуры, как правило, отсутствуют.

Таблица 59.

Соотношение числа врубовых (7V_Bp), вспомогательных (7V_BC) и оконтуривающих (N_OK) шпуров можно представить как или

где N_m$ — число отбойных шпуров (вспомогательных и оконтуривающих).

На рис. 68 показаны типовые схемы расположения шпуров при проведении шурфов. Глубина шпуров в зависимости от интервала опробования или организации работ может колебаться в широких пределах — от 0,2…0,3 до 1,5 м. Врубовые шпуры бурятся на 20% глубже отбойных. Величина шпурового заряда может быть вычислена по формуле.

где Q — количество ВВ, необходимое для отбойки породы, обуренной за один цикл, кг.

где /_отб — глубина отбойных шпуров, м.

Рис. 68. Типовые схемы расположения шпуров в забое шурфа

Основным способом инициирования зарядов при проведении шурфов является электрический с применением электродетонаторов мгновенного, замедленного и короткозамедленного действия. Возможно также электроогневое взрывание.

Погрузка породы производится в основном вручную. Возможна погрузка породы грейферными грузчиками, но с выдачей породы непосредственно на поверхность.

Крепление шурфа устанавливается проектом. В зависимости от физико-механических свойств пород крепление шурфов может производиться всплошную, венцовой крепью, на стойках, с затяжкой боков. Может применяться подвесная крепь. Участок выработки от забоя до постоянной крепи может быть усилен временной крепью.

Опорные венцы в зависимости от устойчивости стенок шурфа укладываются через 1… 10 м. К опорному венцу подвешивают рядовые венцы на строительных скобах при креплении сверху вниз или укладывают их на опорные венцы при креплении снизу вверх. Элементы крепи длиной более 2 м запрещается спускать в бадьях. Для их спуска должны применяться специальные серьги.

Подъем породы производится в бадьях подъемными механизмами. Бадьи недогружают породой до верхней кромки не менее чем на 10 см. Они должны двигаться по направляющим или в отделениях, обшитых досками всплошь на всем протяжении; движение бадей без направляющих или без обшивки допускается только на расстоянии не более 20 м от забоя. Это расстояние может быть увеличено до 40 м при сплошном венцовом креплении шурфа и при применении грейферов, шурфопроходческих кранов и пр.

Проветривание шурфов глубиной до 5 м допускается за счет турбулентной диффузии, а свыше 5 м — принудительным способом с помощью центробежных или осевых вентиляторов небольшой мощности (типа СВЦ 78М). Схема проветривания шурфов — нагнетательная. Для подведения свежего воздуха к забою применяют гибкие трубы.

Для проходки шурфов в крепких породах ЦНИГРИ предложен комплекс шурфопроходческих механизмов КМШ-15М. В комплекс входят шурфопроходческий кран, электрическое сверло, проходческий винтовой насос и др.

Применение комплекса КМШ-15М повышает производительность труда в 1,3… 1,5 раза по сравнению с ручной проходкой.

Одним из первых шурфопроходческих агрегатов, обеспечивающих комплексную механизацию проходки шурфов, был шурфопроходческий агрегат ШПА-2. На базе автомобильного двухосного прицепа смонтирован комплекс оборудования для механизации бурения шпуров, вентиляции, подъема породы, водоотлива и изготовления крепи.

Агрегаты для механизации производственных процессов создавались в различных геологических подразделениях. В ПГО «Якутскгеология» создан шурфопроходческий агрегат СШПГА, с помощью которого механизировались следующие операции проходческого цикла: уборка породы из забоя с подъемом ее на поверхность и поингервальной раскладкой около устья шурфа, бурение шпуров и проветривание выработки.

Ходовой базой для агрегата является трелевочный трактор ТДТ-60 (75); двигатель трактора приводит в действие подъемно-поворотный механизм и компрессор.

Подъемно-транспортный механизм смонтирован из деталей автомобильного крана ЛАЗ-690. Длина стрелы 8 м, грузоподъемность 600 кг, максимальная глубина проходимого шурфа 30 м. Для уборки и подъема породы используется пневматический четырехчелюстной грейфер с дистанционным управлением, емкостью 0,07 м³. Компрессор создает давление 9 агм и имеет производительность 3,5 м³/мин.

Комплекс шурфопроходческих механизмов КМШ-ВИТР предназначен для проведения поисковых и геологоразведочных шурфов глубиной до 15 м в породах до VII категории крепости. В его состав входит электрическая переносная станция СЭП-3,5 (с бензиновым двигателем Д-300), пульт управления (ПУ), шурфопроходческий кран КШ-100, ручное электросверло ЭР-14Д, пусковой агрегат АП-1,5, насос НВП-15 и проходческий центробежный вентилятор. Комплекс обеспечивает механическое бурение шпуров, подъем и разгрузку породы, вентиляцию и водоотлив; удобен для транспортировки, так как легко разбирается на узлы массой не более 80 кг.