Характеристика различных способов проходки канав и траншей

Шурфы. Наибольшее количество горных выработок этого типа проектируется на поисково-оценочной стадии геологических исследований для проверки аномалий, вскрытых при проходке канав, для заверки результатов бурения при поисках и разведке россыпей.

Половина объемов шурфов проходятся в породах выше IV категории крепости, требующих предварительного разрыхления, почти 90 % шурфов проходятся на глубину до 10 м. В основном шурфы имеют прямоугольное сечение, 40 % шурфов требуют крепления.

Как правило, объем работ по проходке шурфов на одном участке невелик (исключая разведку россыпных месторождений); часто это одиночные выработки. Основная масса шурфов проходится с применением буровзрывных работ и с той или иной степенью механизации. Основной объем ручного труда приходится на трудоемкие операции по погрузке породы.

Для бурения шпуров, наряду с обычными перфораторами и отбойными молотками, используются мотоперфораторы и электроперфораторы. Из шурфов порода поднимается в проходческих бадьях вместимостью до 0,1 м³ при помощи специальных подъемников кранового типа. В бадьи порода загружается вручную. Вентиляция шурфов осуществляется портативными вентиляторами по нагнетательной схеме, откачка воды - насосами, с электроприводом. Основная часть прямоугольных шурфов крепится деревом вручную, на что тратится 60—70 % времени проходческого цикла. Организация горных работ при проходке канав, траншей и шурфов довольно простая и предполагает точное выполнение инструкций по технологии и плановых календарных графиков, а также соблюдение правил безопасности работ, особенно при работе с взрывчатыми материалами.

Режим работы при проходке, как правило, одно- или двухсменный с соблюдением общих выходных дней.

Подземные горные выработки. На долю горизонтальных выработок (штольни, квершлаги, штреки, орты, рассечки) приходится более 90 % общего их объема. Остальные – составляют стволы разведочных шахт, глубокие шурфы и наклонные выработки (восстающие, уклоны). Большинство выработок проходится в крепких породах (f=13 по шкале проф. Протодьяконова); преобладают штольни и штреки с площадью поперечного сечения 5—8 м² , крепится около 40 % всех горизонтальных выработок.

Организация проходки горно-разведочных выработок во многом определяется возможностями технических средств и технологических способов производства отдельных проходческих процессов. Отмечаются следующие главные тенденции развития научно-технического прогресса при проходке основных горно-разведочных выработок (штолен, кваршлагов, штреков):

• завершение комплексной механизации всех производственных процессов проходческого цикла, включая вспомогательные операции (поддерживание выработок, настилка путей, заряжание шпуров, перестановка перфораторов и т. д.);

• электрификация и гидрофикация основных проходческих механизмов;

• разработка и внедрение в практику комбинированного проходческого оборудования: буропогрузочных и погрузочно-доставочных машин; самоходных буровых кареток, оснащенных гидрофицированными бурильными машинами; приспособлений, обеспечивающих бурение строго параллельных шпуров глубиной до 3 м;

• создание и широкое применение высокоманевренных большегрузных (3—5 м³) проходческих бункеров с электровозной доставкой;

• применение новейших высокопроизводительных и экономичных взрывчатых веществ;

• замена традиционных деревянных крепежных рам высокопроизводительными и менее материалоемкими способами крепления выработок штангами, набрызг-бетоном и инвентарной металлической крепью, пригодной для многоразового использования;

• создание и внедрение средств малой механизации (роликовые перекатные платформы, самосвалы, быстроразъемные соединения трубопроводов и пневмозарядчиков и т. д.);

• замена части вспомогательных вентиляционных выработок скважинами.

Все это позволяет увеличить среднюю месячную производительность труда при проходке горизонтальных горных выработок с 8-10 м на подземного рабочего до 12-15 м, а расчете на горнопроходческую бригаду увеличить скорости проходки горизонтальных горных выработок с 90-110 до 150 м/мес.

Организация производства основных процессов проходческого цикла и труда проходчиков. Основной формой организации труда при проходке горных выработок является комплексная горнопроходческая бригада, состоящая из рабочих, квалификация и профессиональные качества которых позволяют им выполнять все операции проходческого цикла (бурить шпуры, оказывать помощь взрывнику, погружать и откатывать породу, крепить выработки, настилать пути, подводить коммуникации).

Бригада делится на звенья соответственно числу рабочих смен (1—3, реже 4). Число рабочих в звене зависит от площади сечения выработки, быстроты продвижения забоя, средств механизации и колеблется от 2 до 4 проходчиков. В комплексной бригаде наиболее полно используется принцип кооперации труда, рабочее время членов бригады максимально уплотнено, происходит взаимообучение работников смежным процессам. Во главе комплексной бригады стоит бригадир, одновременно выполняющий рабочие функции проходчика в одном из звеньев. Комплексные горнопроходческие бригады, как правило, работают по единому наряду-заданию, в котором оговорены все условия работы, приведен полный расчет необходимого количества трудозатрат, материалов и услуг (ремонтных бригад, транспорта, энергии), перечислен состав оборудования и инструмента, а также подсчитана сумма стоимости всей работы по статьям затрат. Такая структура основного документа при хорошо поставленном учете фактических затрат служит основой для участия рабочих в оперативном планировании и организации своей работы.

Основой организации горнопроходческих работ является проектирование и точное исполнение графика цикличности. Проходческий цикл - это периодически повторяющаяся совокупность большого количества разнообразных рабочих процессов, выполняемых в заданной последовательности с расчетной скоростью в соответствии с технологическим паспортом и обеспечивающих заранее запланированную величину продвижения забоя. Такими процессами являются: бурение шпуров, их заряжание, взрывание, проветривание выработки, уборка, откатка и подъем породы, крепление выработки, наращивание коммуникаций (рельсы, трубы, кабель).

В зависимости от характера геологического задания, горно-геологических условий и технической оснащенности горно-разведочные выработки могут быть пройдены по одной из трех схем организации проходческого цикла:

1. последовательное выполнение основных производственных процессов проходческого цикла в одном забое без совмещения их во времени;

2. параллельное выполнение основных производственных процессов проходческого цикла в одном забое с совмещением их во времени;

3. комбинированное выполнение производственных процессов в нескольких забоях.

При последовательном выполнении основных производственных процессов проходческого цикла бурение шпуров, уборка породы, крепление и другие работы производятся в одном забое, причем каждый последующий производственный процесс начинается только после окончания предыдущего. Преимуществами этого метода являются: сравнительная простота организации работ; рассредоточенное потребление энергии, позволяющее осуществлять работы при небольшой мощности энергетического оборудования (компрессоров и передвижных электростанций). Чаще всего эта схема используется при проходке выработок с малой площадью сечения со стесненным забойным пространством.

Среди недостатков этого метода следует отметить низкий коэффициент использования горнопроходческого оборудования и возможность нарушения сроков исполнения последующего процесса, возникающая при задержке выполнения предыдущего.

При параллельной схеме основные процессы проходческого цикла совмещаются во времени полностью или частично в зависимости от конкретных горнотехнических условий работы. Такая организация позволяет сокращать продолжительность проходческого цикла и более полно использовать горнопроходческое оборудование во времени. Реализация параллельной схемы дает возможность форсировать темпы проходки выработки, поэтому она часто применяется при проведении основной выработки, проходка которой позволит в дальнейшем расширить фронт работ (штольни). Однако здесь возникает необходимость в более мощном энергетическом оборудовании; кроме того, в стесненных условиях горной выработки одновременное выполнение работ заметно усложняет их организацию.

При комбинированной схеме работа ведется одновременно в нескольких (двух-трех) забоях. В каждом из них основные процессы выполняются последовательно и совмещаются во времени в разных забоях . Если в одном забое бурятся шпуры, то в другом в это время убирается порода, а в третьем крепятся выработки, настилаются рельсовые пути, подвешиваются трубы и выполняются другие вспомогательные работы. В данной схеме суммируются основные преимущества первых двух схем. Кроме того, ее применение способствует более полному использованию квалификации рабочих и более эффективному использованию горнопроходческого оборудования. Комбинированная схема может применяться в условиях одновременной проходки двух-трех близко расположенных забоев при наличии достаточной мощности энергетического оборудования.

Структура проходческого цикла, отраженная в графике цикличности, должна строиться на основе соблюдения следующих положений:

• максимальной механизации всех проходческих процессов;

• полной загрузки рабочего времени всех проходчиков в сочетании с наилучшим использованием квалификации каждого из них;

• возможно более равномерной загрузки механизмов, и особенно энергетического оборудования (компрессоры, электростанции);

• обеспечения резерва времени на случай возможного увеличения объема работ по уборке (погрузке и откатке) породы из-за несовпадения расчетного и фактического количества породы, оторванной при взрыве;

• продолжительность проходческого цикла, равная сумме времени неперекрывающихся процессов, должна либо укладываться в одну смену, либо продолжаться целое число смен.

В процессе исполнительного проектирования на базе исходных данных проекта выполнения геологического задания, плановых технико-экономических показателей, нормативов и данных об оборудовании производится обоснование того или иного типа проходческого цикла и расчет его параметров.

В основе расчета лежит ряд величин, характеризующих заданные горно-геологические и технические условия проходки и нормы затрат времени и труда на выполнение рабочих процессов, входящих в состав цикла. Главными технологическими и организационными проектными параметрами, определяющими время выполнения отдельных процессов и проходческого цикла в целом, являются длина шпуров, число рабочих в проходческом звене, число циклов в смену и продолжительность смены.

Длительность цикла определяется исходя их заданной скорости проходки выработки в месяц: