Лекция 3

Проходка горных выработок

(без применения взрывных работ)

Проходка горных выработок в мягких, рыхлых, сыпучих, вязких и трещиноватых породах (I-IV категории) может осуществляться механизированным способом с использованием специальных землеройных машин и инструментов и ручным способом.

Механизированный способ проходки горных выработок предусматривает использование экскаваторов, скреперов, бульдозеров, шурфокопателей, отбойных молотков и пневматических лопат. Известны случаи применения гидравлических способов проходки выработок в мягких и сыпучих породах.

Экскаваторы подразделяются на два основных вида: одноковшовые (с одним черпаком) и многоковшовые. Наиболее часто при проходке разведочных выработок применяют небольшие одноковшовые экскаваторы лопатного типа. Различают прямую и обратную лопаты (Дитчер). Экскаваторы, снабженные обратной лопатой, черпают породу на себя, что очень удобно при проходке канав и траншей. Одноковшовые экскаваторы могут применяться при проходке в породах, содержащих небольшие валуны.

Многоковшовые экскаваторы оборудованы бесконечной цепью, равномерно перемещающейся на передних и задних роликах - звездочках на направляющей стреле. Вдоль цепи на одинаковом расстоянии друг от друга прикреплены небольшие емкости ковши-черпаки. Движением цепи черпаки перемещаются, захватывая породу в забое, а затем разгружаются.

При геологоразведочных работах применяют многоковшовые экскаваторы продольного черпания, для проходки I-III категорий, содержащих валуны до 0,2 м и в однородных породах IV категории.

С помощью экскаваторов производят не только выемку пород, но и погрузку их на транспортные средства или перемещения в отвал. Экскаваторы могут быть колесными или гусеничными самоходными машинами, что повышает их маневренность и при необходимости позволяет увеличивать расстояние между отвалом и забоем.

Экскаваторы широко используют в тех случаях, когда работы ведутся в условиях рельефа, допускающего удобное передвижение этих машин, и приобъемах, оправдывающих доставку экскаватора.

Скреперы - подразделяются на стационарные (скреперные установки) и прицепные. Скреперные установки наиболее эффективно используют для расчисток и проходки канав на склонах. Металлический скребок перемещается по склону движением троса с помощью лебедки.

При прямом ходе (вниз по склону) скрепер срезает и перемещает горную породу. Обратным ходом скрепер перемещается в начальное положение.

Прицепные скреперы представляют собой ковши (скребки), смонтированные чаще всего на колесном ходу. Емкость ковша 2-6 м³, ширина 2-3 м, глубина резания породы 0,2-0,5 м.Эти машины обычно применяются при расчистках ивскрытных работах. С этой же целью широко используются бульдозеры.

В горную практику широко внедряются комбинированные экскаваторы. На этих экскаваторах с одной стороны расположена одноковшовая лопата с прямым и обратным черпанием, с другой - бульдозер (грейдер или нож) в виде мощного скребка. Таким комбинированным механизмом хорошо “снимать” наносы при карьерных работах или проходить неглубокие канавы в мягких и вязких породах; ширина канавы будет равна ширине “ножа” бульдозера.

Шурфокопатели - используют для проходки вертикальных горных выработок (шурфов или, вернее, дудок) в породах I-IVкатегорий. Есть разного типа шурфокопатели, основанные на принципах:

а) вычерпывание породы по экскаваторному принципу небольшими ковшами на цепи по наклонной стреле;

б) выбуривание пород путем вращения цилиндрического инструмента с нижним лезвием.

Среди последнего типа машин широкое распространение получил копатель шахтных колодцев КШК-30. Действие его основано на срезании пород нижним заостренным лезвием вращающегося цилиндрического инструмента, постепенно опускающегося на трубах или штангах на глубину. По мере наполнения инструмента породой он извлекается и очищается. Эти агрегаты используются и при мелиоративных работах, для проходки колодцев. Максимальная глубина проходки - 30 м, диаметр выработки 1,3 м. Средняя углубка за один рейс 0,2-0,3 м, производительность 1,5-2,5 пог.м/час. При наличии гальки и валунов использование этих агрегатов затруднительно.

Выемка разрыхленной породы из канав, траншей и шурфов может осуществляться лебедками, воротками, подъемными кранами и ленточными транспортерами.

При проходке шурфов и разведочных шахт для подъема породы, материалов, спуска и подъема людей часто применяется специальный шурфопроходческий кран КШ-1, состоящий из лебедки, поворотного механизма, опорной и поворотной рам, стрелы подъема и кабины управления. Вращение стрелы 360⁰, грузоподъемность лебедки 230 кг, скорость подъема 0,725 м/с. Лебедка снабжена двумя тормозами - ручным и электрическим.ё

В некоторых случаях при проходке поверхностных горных выработок - канав, траншей - возможен гидравлический способ разрушения мягких и рыхлых горных пород. Различают два варианта:

а) с применением водоструйных аппаратов (гидромониторов) и насосов;

б) с использованием естественного напора воды в условиях расчлененного рельефа.

Гидромонитор - представляет собой коническую накладку (сопло), шарнирно соединенное с основанием. Такое соединение позволяет направлять сопло в любую точку. Вода подается под давлением в сопло через трубопровод из водоема или нагнетается насосом. Струя воды, выходящая из сопла, ударяя по породе, разрушает ее, и частицы породы захватываются стекающей с забоя водой, увлекаются по отводной канаве в отвал. Через систему отстойников вода вновь поступает в водоем.

В практике известны случаи проходки канав на склонах “селевым” способом, т.е. с использованием для разрушения и транспортировки пород во взвешенном состоянии потока воды, направленного по трассе запроектированной канавы вниз по склону.

Отбойный молоток