Способ проходки вертикального шахтного ствола

011987 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при вскрытии месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах. Известна схема проходки шахтного ствола с передовой скважиной, предусматривающая спуск породы после расширения скважины методом взрывания на оборудованный под стволом погрузочный пункт, вскрытый с горизонта, для дальнейшей выдачи горной массы на поверхность [1]. Недостатками этой схемы являются сдерживание темпов проходки шахтного ствола при бурении передовой скважины из забоя ствола; сложность направленного бурения нисходящих скважин большого диаметра на большую глубину; аэродинамическое воздействие на вскрывающую с горизонта выработку при спуске отбитой породы по передовой скважине; неэффективная схема проветривания забоя шахтного ствола, как тупиковой выработки; длительность сроков и высокая стоимость строительства. Известен также способ проходки вертикального шахтного ствола, при котором производят перепуск горной массы и воды от забоя ствола, а также подачу воздуха к забою ствола по скважинам, которые пробуривают под забоем ствола между забоем ствола и подземной горной выработкой, проведенной на глубине, превышающей максимальную длину ствола [2] - прототип. Существенным недостатком этого способа является его низкая эффективность за счет сложности и неэффективности перепуска отбитой горной массы по скважинам малого диаметра; сдерживания темпов проходки шахтного ствола при бурении перепускных скважин из забоя проходимого шахтного ствола в полном объеме; сложности осуществления вертикального бурения перепускных скважин из подземной горной выработки; длительности сроков и высокой стоимости строительства шахтного ствола. Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности строительства шахтного ствола и сокращение сроков его проходки. Поставленная задача достигается тем, что в способе проходки шахтного ствола на большую глубину, включающем выемку породы в забое ствола, отгрузку горной массы и откачку воды от забоя ствола,проветривание ствола, возведение временной и постоянной крепи ствола, проходку вспомогательной подземной горной выработки от ранее проведенного шахтного ствола или от сети подземных горных выработок действующего рудника до проектного контура проходимого ствола, перепуск отбитой горной массы и воды от забоя ствола, а также подачу свежего воздуха к забою ствола по перепускной выработке, которую проходят между забоем шахтного ствола и вспомогательной подземной горной выработкой,с целью повышения эффективности и сокращения сроков строительства шахтного ствола, до начала проходки ствола в пределах контура его поперечного сечения с поверхности до вспомогательной подземной горной выработки бурят вертикальную передовую скважину, определяют местоположения областей горного массива с опасной обводненностью и на участках пересечения стволом областей горного массива с опасной обводненностью создают ледопородный массив, после этого начинают проходку ствола с поверхности и согласовано с ее скоростью через определяемый расчетом временной интервал из вспомогательной подземной горной выработки проходят перепускную выработку путем расширения передовой скважины до сечения, обеспечивающего перепуск горной массы от забоя ствола до вспомогательной подземной горной выработки и проветривание забоя ствола без снижения скорости его проходки, в кровле вспомогательной подземной горной выработки путем расширения нижнего участка перепускной выработки создают буферную камеру для приема горной массы, получаемой при проходке ствола, а между вспомогательной подземной горной выработкой и перепускной выработкой проходят вентиляционную скважину, при этом минимальный объем приемной буферной камеры определяют из выраженияVкVЗKр,где VK - минимальный объем приемной буферной камеры, м 3;VЗ - максимальный объем породы в массиве, отбиваемой одновременно буровзрывными работами в забое проходимого вертикального шахтного ствола, м 3;Kр - коэффициент разрыхления горных пород, находящихся в приемной буферной камере. Кроме того, для подачи свежего воздуха в забой проходимого ствола из вспомогательной подземной горной выработки проходят вентиляционную скважину, располагаемую выше приемной буферной камеры, при этом верхний уровень отбитой горной массы поддерживают ниже сопряжения вентиляционной скважины с перепускной выработкой и выше сопряжения приемной буферной камеры с подземной горной выработкой. Кроме того, в неустойчивых породах в качестве перепускной выработки используют восстающий,который проходят из вспомогательной подземной горной выработки и в котором устанавливают крепь. Для обеспечения безопасности ведения горных работ проходку перепускной выработки осуществляют только после окончания формирования ледопородного целика до расчетных значений. С целью снижения аэродинамического воздействия при спуске породы по перепускной выработке в кровле вспомогательной подземной горной выработки путем расширения нижнего участка перепускной выработки создают приемную буферную камеру для приема горной массы, получаемой при проходке ствола. В подземной горной выработке горная масса загружается в самоходный транспорт и закладывается-1 011987 в специально пройденные по пласту полезного ископаемого выработки. На фиг. 1 представлена схема расположения горных выработок при проходке шахтного ствола, а на фиг. 2 - схема проходки шахтного ствола с перепускной скважиной или восстающим, на которых обозначены земная поверхность 1, контур ствола в проходке 2, вертикальная передовая скважина 3, пласт полезного ископаемого 4, сечение шахтного ствола после проходки 5, временная крепь 6, постоянная крепь 7, отбитая горная масса 8, проходческая бадья 9, перепускная выработка 10, вентиляционная скважина 11, вспомогательная подземная горная выработка 12, приемная буферная камера 13, зумпфовая часть шахтного ствола 14, дренажная канава 15, водосборник 16. D - диаметр шахтного ствола в свету. Предлагаемый способ проходки вертикального шахтного ствола на большую глубину осуществляют следующим образом. С земной поверхности 1 в пределах контура поперечного сечения шахтного ствола 2 проходят вертикальную передовую скважину 3 до почвы пласта полезного ископаемого 4, формируют ледопородный целик до расчетных значений и начинают проходку шахтного ствола диаметром в свету D с отбойкой горной породы буровзрывным способом, доставкой отбитой горной массы 8 на поверхность с помощью проходческой бадьи 9 с возведением временной 6 и постоянной 7 крепи шахтного ствола. По пласту полезного ископаемого 4 (или по пустой породе) от ранее пройденного шахтного ствола или от сети подземных горных выработок действующего рудника проходят вспомогательную подземную горную выработку 12 до проектного контура проходимого ствола. Далее из вспомогательной подземной горной выработки на расчетную высоту, но только после окончания формирования ледопородного целика, и по времени согласовано со скоростью проходки ствола с поверхности, проходят перепускную выработку 10 путем расширения с помощью вращательного бурения вертикальной передовой скважины 3 и ее крепления до необходимого сечения. Диаметр перепускной выработки принимают таким, чтобы обеспечить свободный перепуск горной массы и воды с забоя ствола в вспомогательную подземную горную выработку и подачу свежего воздуха в забой ствола. В кровле вспомогательной подземной горной выработки 12 путем расширения нижней части перепускной выработки оформляют приемную буферную камеру 13 для снижения аэродинамического воздействия при спуске породы по перепускной выработке. Для подачи свежего воздуха в перепускную выработку из вспомогательной подземной горной выработки выше приемной буферной камеры проходят вентиляционную скважину 11 расчетного диаметра. После выполнения перечисленных выше работ приступают к проходке ствола по предлагаемому способу со спуском отбитой в забое ствола горной массы по перепускной выработке в вспомогательную подземную горную выработку. При этом верхний уровень отбитой горной массы поддерживают ниже сопряжения вентиляционной скважины с перепускной выработкой и выше сопряжения приемной буферной камеры с вспомогательной подземной горной выработкой. В подземной горной выработке горная масса загружается в самоходный транспорт и закладывается в специально пройденные по пласту полезного ископаемого выработки. Вода, поступающая вместе с отбитой горной массой из забоя ствола в подземную горную выработку по дренажной канаве 15, попадает в водосборник 16 и далее откачивается в специально устраиваемые выработки. Зумпфовая часть шахтного ствола 14 проходится обычным способом с выдачей отбитой горной массы в подземную горную выработку 12 с помощью проходческой бадьи. Таким образом, данный способ проходки вертикального шахтного ствола на большую глубину позволяет повысить эффективность строительства шахтного ствола, сократить сроки его проходки и обеспечить безопасные условия труда. Источники информации 1. Шахтное и подземное строительство. Проектирование и строительство горных предприятий. П.С. Сыркин, И.А. Мартыненко, В.М. Удовиченко. Новочеркасск, 2001 г., с.194-195. 2. Патент Республики Беларусь 10653, МПК Е 21D 1/00, опубл. 2008.06.30 - прототип. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ проходки вертикального шахтного ствола, включающий выемку породы в забое ствола,отгрузку горной массы и откачку воды от забоя ствола, проветривание ствола, возведение временной и постоянной крепи ствола, проходку вспомогательной подземной горной выработки от ранее проведенного шахтного ствола или от сети подземных горных выработок действующего рудника до проектного контура проходимого ствола, перепуск отбитой горной массы и воды от забоя ствола, атакже подачу свежего воздуха к забою ствола по перепускной выработке, которую проходят между забоем шахтного ствола и вспомогательной подземной горной выработкой, отличающийся тем, что до начала проходки ствола в пределах контура его поперечного сечения с поверхности до вспомогательной подземной горной выработки бурят вертикальную передовую скважину, определяют местоположения областей горного массива с опасной обводненностью и на участках пересечения стволом областей горного массива с опасной обводненностью создают ледопородный массив, после этого начинают проходку ствола с поверхности и-2 011987 согласовано с ее скоростью через определяемый расчетом временной интервал из вспомогательной подземной горной выработки проходят перепускную выработку путем расширения передовой скважины до сечения, обеспечивающего перепуск горной массы от забоя ствола до вспомогательной подземной горной выработки и проветривание забоя ствола без снижения скорости его проходки, в кровле вспомогательной подземной горной выработки путем расширения нижнего участка перепускной выработки создают буферную камеру для приема горной массы, получаемой при проходке ствола, а между вспомогательной подземной горной выработкой и перепускной выработкой проходят вентиляционную скважину,при этом минимальный объем приемной буферной камеры определяют из выраженияVKVзKр,где VK - минимальный объем приемной буферной камеры, м 3;Vз - максимальный объем породы в массиве, отбиваемой одновременно буровзрывными работами в забое проходимого вертикального шахтного ствола, м 3;Kр - коэффициент разрыхления горных пород, находящихся в приемной буферной камере. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении вертикального шахтного ствола в прочных породах в качестве перепускной выработки используют незакрепленные скважины. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении ствола в неустойчивых породах в качестве перепускной выработки используют восстающие, в которых устанавливают крепь.