Подготовительный период строительства. 
Оснащение стволов к проходке

Процесс строительства шахты можно подразделить на три периода: подготовительный, первый основной, второй основной. Каждый из этих периодов характеризуется сложными и трудоемкими горнопроходческими и строительно-монтажными работами (СМР), однако одним из наиболее важных и ответственных является подготовительный период строительства, так как от рациональной организации этого периода во многом зависит успех строительства шахты в целом.

Подготовительным периодом считается промежуток времени между началом СМР и началом проходки стволов.

В подготовительный период выполняются работы как непосредственно на промышленной площадке шахты (внутриплощадочные работы), так и вне ее (внеплощадочные работы).

До начала подготовительного периода осуществляют организационно-технические мероприятия:

• — проводят инженерно-геологические изыскания;
• — оформляют финансирование;
• — заключают договора на строительство с подрядными и субподрядными организациями;
• — решают вопросы, связанные с обеспечением строительства материалами, конструкциями и деталями и др.

После выполнения указанных мероприятий приступают к выполнению СМР и планировочных работ подготовительного периода.

В состав внеплощадочных работ входят строительство магистральных линий, протяженность которых превышает 3 км. К ним относятся внешние подъездные железнодорожные пути, автомобильные дороги, линии электропередач с трансформаторными и распределительными подстанциями, линии связи, водопроводные магистрали с заборными сооружениями и др. Железнодорожные пути прокладывают от ближайшей железной дороги или эксплуатационной шахты до промышленной площадки горного предприятия. Автомобильную дорогу строят от ближайшей автодороги республиканского или областного значения до промышленной площадки шириной не менее 6 м с асфальтовым покрытием. Электроснабжение строящейся шахты должно осуществляться по двум независимым линиям электропередач.

При строительстве шахт, удаленных на значительное расстояние от источников электроэнергии, работы подготовительного периода обеспечивают электроэнергией от передвижных электростанций с двигателями внутреннего сгорания. Линию телефонной связи строят от ближайшего телефонного узла.

Воду целесообразно подавать из действующих систем водоснабжения. Потребность воды определяют в соответствии с нормативами. Для сброса шахтных и бытовых вод строят канализационный трубопровод с очистными сооружениями.

Схемы электроснабжения, связи, водои теплоснабжения должны быть увязаны между собой на всех этапах выполнения СМР с учетом последующего развития строительства в данном районе.

В состав внутриплощадочных работ входят:

• — создание геодезической сети
• — работы нулевого цикла, включающие рубку и корчевание леса, разбивку осей зданий и сооружений, рытье траншей и прокладку сетей энергои водоснабжения, канализации с сооружением для них коллекторов, устройство постоянных и временных внутриплощадочных дорог, строительство резервуаров для хранения запаса воды на противопожарные нужды и др.
• — создают общеплощадочное складское хозяйство;
• — строят административно-бытовой комбинат с помещениями для нарядной, раздевалки, душа и др.;
• — строят механические мастерские, компрессорную, котельную, трансформаторную подстанцию.

Продолжительность подготовительного периода исчисляется от начала СМР на шахтной площадке до начала работ по проходке ствола и зависит от мощности шахты, числа, диаметра и глубины сооружаемых стволов, степени освоенности района строительства, расстояния шахтной площадки от линии железной и автомобильной дороги и др.

Таблица 2.1 — Нормы продолжительности подготовительного периода в зависимости от мощности шахты.

Фактически продолжительность подготовительного периода составляет 20−24 месяца.

Оснащение — это комплекс стволового проходческого оборудования, зданий и сооружений производственно-технического, вспомогательного и санитарно-бытового назначения, инженерных коммуникаций и горнопроходческого оборудования на поверхности.

В состав работ по оснащению входят планировка промышленной площадки, сооружение устья ствола, подготовка к сооружению технологического отхода и его проходка, строительство зданий и сооружений, монтаж проходческого оборудования и копрового комплекса на поверхности и др.

Технические решения по оснащению проходки вертикальных стволов должны обеспечивать минимальную продолжительность сооружения ствола, минимальную стоимость и трудоемкость СМР по оснащению, высокую производительность подъемных установок по выдаче горной массы как при проходке ствола, так и при проведении горизонтальных горных выработок, минимальную продолжительность переоснащения ствола для проведения горизонтальных выработок, высокий уровень индустриализации СМР за счет широкого использования комплексноблочных и мобильных зданий, строительных конструкций повышенной заводской готовности.

Схемы оснащения, применяемые в практике шахтного строительства, систематизированы для стволов, которые на период эксплуатации оборудуются башенными копрами и многоканатными подъемными машинами, и стволов, оборудуемых металлическими копрами и машинами наземной установки.

Схема оснащения с использованием временного проходческого копра и временных подъемных машин. На промышленной площадке сооружают проходческий копер, монтируют временные подъемные машины (передвижные или стационарные), возводят комплекс зданий, сооружений, устанавливают проходческое оборудование. После проходки ствола временный копер демонтируют, возводят постоянный башенный копер и монтируют многоканатные подъемные машины. Армирование ствола по этой схеме целесообразно вести во время монтажа многоканатных подъемных машин с использованием временных подъемных машин и проходческих лебедок. После этого навешивают подъемные сосуды, монтируют обменные и загрузочные устройства, проводят горизонтальные и наклонные горные выработки.

Схема оснащения с использованием постоянного башенного копра и временных подъемных машин. После выполнения первоочередных работ на промышленной площадке по подготовке к строительству возводят постоянный башенный копер (железобетонный или металлический), монтируют в нем проходческое оборудование, на поверхности сооружают здания и монтируют оборудование для проходки ствола. В период проходки и армирования ствола заканчивают строительные работы в башенном копре и монтируют многоканатные подъемные машины.

Схема оснащения с использованием временного проходческого копра с последующей надвижкой постоянного металлического башенного копра. Технологическая последовательность работ по оснащению и проходке ствола соответствует последовательности первой схемы, за исключением армирования, которое выполняют с временного копра. Во время проходки и армирования ствола в стороне от ствола на монтажной площадке сооружают постоянный башенный копер, который после проходки ствола по накаточным путям надвигают в проектное положение.

По фактору «продолжительность строительства ствола» эта схема является наиболее эффективной.

Схема оснащения с использованием постоянного металлического копра. После подготовки промышленной площадки к строительству над стволом сооружают постоянный металлический копер, монтируют проходческие металлоконструкции (подшкивную площадку, разгрузочный станок, нулевую раму). При этом, если при проектировании копра не были учтены нагрузки от проходческого оборудования, усиливают отдельные элементы копра. Вокруг ствола возводят здания и монтируют проходческое оборудование для сооружения ствола. В качестве подъемных машин используют как постоянные, так и временные. Постоянные подъемные машины эффективны в том случае. когда они по своей производительности обеспечивают высокие скорости проходки ствола и проведения горизонтальных и наклонных горных выработок.

После проходки и армирования ствола производят его переоснащение для работы по постоянной схеме. По этой схеме к началу работ по оснащению требуется изготовить металлоконструкции постоянного копра и заказать и получить от завода-изготовителя подъемных машин и комплектующее электрооборудование. Это сопряжено с определенными трудностями, начало проходки ствола может задерживаться, поэтому эта схема имеет ограниченное применение.

Схема оснащения с использованием проходческого копра и временных подъемных машин. В подготовительном периоде над стволом сооружают временный проходческий копер, возводят здания, сооружения и монтируют проходческое оборудование, используемое при проходке ствола. Во время проходки ствола в стороне от него монтируют постоянный металлический копер. который после проходки и армирования ствола надвигают в проектное положение. К этому моменту должны быть смонтированы постоянные подъемные машины.

Горизонтальные и наклонные выработки проводят с использованием постоянных подъемных машин. Если по производительности постоянные подъемные машины не могут обеспечить проведение горных выработок в установленные сроки, то их сооружают с использованием временного копра и временных подъемных машин. Переход на постоянные подъемные машины в этом случае перед сдачей шахты в эксплуатацию.

При массовом применении проходческих копров из крупноразмерных элементов, передвижного проходческого оборудования и мобильных зданий эта схема по факторам «продолжительность строительства ствола», «стоимость и трудоемкость СМР по оснащению» будет в ближайшие годы основной.

Размещение проходческого оборудования в стволе должно обеспечивать удобство и устойчивость подвесного полка и опалубки, а также рациональное размещение вокруг ствола подъемных машин, проходческих лебедок, необходимых зданий и сооружений.

При размещении в поперечном сечении ствола выбранного оборудования следует соблюдать следующие условия: это оборудование должно обеспечивать максимальные темпы проходки ствола; бадьи подъемных установок располагать как можно ближе к центру ствола, обеспечивая возможности перемещения проходчиков по периметру ствола; проходческие бадьи, трубопроводы и другое оборудование располагать так, чтобы они могли быть использованы и не мешали армированию ствола; трубы всех назначений подвешивать к стенкам ствола при последовательном армировании или к расстрелам при одновременном армировании; по оси ствола оставлять свободное пространство диаметром 200−300 мм, огражденное раструбом для пропуска центрального отвеса.

При расположении оборудования, зданий и сооружений необходимо руководствоваться следующими требованиями: временное оборудование, здания и сооружения не должны размещаться в местах, отведенных по генеральному плану под постоянные здания и инженерные коммуникации; временные АБК размещать в стороне от дороги, ведущий на отвал породы, но поблизости от ствола. соединяя их утепленными галереями с копрами; электростанции располагать вблизи от основных потребителей электроэнергии — подъемных машин, компрессорной станции; временные здания и сооружения располагать так, чтобы оставались проезды вокруг копра (шириной не менее 15 м) для большегрузных автомобилей; передвижные подъемные машины для проходки верхней части ствола размещать впереди стационарных подъемных машин.