Технология проведения шурфов в рыхлых сыпучих породах

В рыхлых сыпучих породах проходятся шурфы круглого сечения с каркасно-опускной крепью (рис. 67). Крепь собирается на поверхности и с помощью механизмов опускается в шурф. Шурф в этом случае проходится уступами, причем каждый последующий уступ шурфа имеет меньший диаметр. Диаметр верхнего уступа (м) находится по формуле

D _y = d + a (n −1),

где d = (0,8 ÷ 1,1) м − диаметр нижнего уступа; а = (0,2 ÷ 0,3) м – разница диаметров смежных уступов; n = H / h – количество уступов в проектируемом шурфе; h – высота уступа (2 ÷ 4) м.

Величины а и h устанавливаются исходя из параметров конструкции крепи. Крепление каждого уступа осуществляется по мере его проходки.

Крепь представляет собой цилиндрический каркас, собранный из металлических колец и соединительных стоек. Вокруг каркаса по внешнему его периметру возводится опалубка из досок толщиной 40–50 мм и шириной 100–200 мм. Доски устанавливаются вертикально на всю высоту уступа. Каркас каждого последующего уступа свободно проходит сквозь закрепленный предыдущий уступ, причем каркасы смежных уступов скрепляются между собой металлическими стяжками. В Северо-Западном геологическом управлении применялись два вида конструкций крепи – облегченная и усиленная (рис. 67, 2, 3). Облегченная крепь применялась в шурфах глубиной до 20 м, усиленная – для больших глубин. Высота верхнего уступа шурфов принималась 2 м, остальных – 3 и 4 м.

Рис. 67. Крепление шурфа крепью:

а – каркасно-опускной; б – кольцевой; в – каркасно-пластичной. 1 – облегченная каркасно-

опускная крепь; 2 – усиленная каркасно-опускная крепь, 3 – элементы кольцевой крепи;

4 – опорная рама для сборки и установки кольцевой крепи в шурфе;

5 – конструкция подвесной пластины; 6 – подвесная пластина; 7 – бурильная штанга;

8 – опорная рама; 9 – элементы крепи; 10 – верхнее кольцо; 11 – пластиковый корпус;

12 – нижнее кольцо, 13 – соединительные штыри

Внешние кольца секций каркасов имели диаметры (м): 2,3; 2,08; 1,85; 1,60; 1,35; 1,10 и 0,8. Кольца изготавливались из уголковой стали 50x50 мм с толщиной стенок 5 мм. Для второй и последующих секций применялись усиленные сдвоенные кольца, сваренные из двух уголков. В некоторых случаях вместо усиленных сдвоенных колец применялись кольца из двутавровой стали 100x55 мм с толщиной стенок 8,5 мм.

В горизонтальных полках каркасных колец по периметру просверливаются отверстия диаметром 20 мм, служащие для соединения колец в каркасы с помощью стоек. Количество отверстий равно 12 в кольцах диаметром более 2 м и 8 – в кольцах меньшего диаметра. Соединительные стойки изготавливаются из круглого железа диаметром 20 мм. Число колец в секции каркаса при усиленном типе крепи равно трем. Первая, верхняя, секция делается из двух колец. Для облегчения конструкции крепи верхние пять секций изготавливаются из двух колец, а нижние две – из трех. Стяжка, при помощи которой соединяются смежные секции каркасов, представляет собой отрезок полосовой стали 6х16x500 мм с отверстиями и стального прута диаметром 5 мм, соединенных шарниром. Для соединения двух секций каркасов стяжка пропускается через отверстия на полках колец и закрепляется чеками.

Проходка шурфа начинается с установки деревянного копра с укрепленным на нем воротком или лебедкой. На площадке намечается контур первого уступа диаметром, превышающим наружный диаметр каркаса первого уступа на 10–20 см. Порода при проходке шурфа до глубины 2−2,5 м выбрасывается на поверхность, а далее поднимается в бадьях. В некоторых случаях центр шурфа при наметке контура несколько смещается от оси подъемного каната для того, чтобы над забоем установить предохранительный полок. Полок крепится на кольцах каркаса. Вначале, насколько позволяет устойчивость пород, шурф проходится без крепления. Затем в него опускается полностью или частично собранный каркас. По внешнему периметру каркаса устанавливаются, как отмечалось, доски, и шурф проходится на глубину первого уступа с параллельным осаживанием каркаса и опалубки. Если каркас был спущен собранным не полностью, то производится наращивание колец каркаса.

После проходки и крепления первого уступа пространство между стенками шурфа и опалубкой забутовывается с тщательным трамбованием. Верхний каркас с помощью стяжек и скоб крепится к основной проходческой раме, устанавливаемой на поверхности либо после проходки первого уступа, либо при разметке контура шурфa. Проходка второго и последующих уступов имеет такую же последовательность: намечается контур, производится предварительная углубка без крепления, с помощью воротка или лебедки опускается очередной каркас, вокруг него устанавливаются доски и продолжается углубка. При осаживании каркаса пользуются молотком или кувалдой; доски осаживают специальным забойником, представляющим собой железный прут с отогнутыми в противоположные стороны концами.

Опалубка двух смежных секций крепи перекрывается на 15–20 см. При ликвидации шурфа каркасно-опускная крепь может использоваться повторно. Извлечение крепи производится секциями в порядке, обратном их возведению. Каркасы могут извлекаться в разобранном виде или без разборки, в том и в другом случае с попутной засыпкой уступа. Доски убираются после извлечения каркасов засыпанного породой уступа.

Одним из существенных недостатков этого способа является неизбежное увеличение объема шурфа при придании ему ступенчатой формы.

Достоинства каркасно-опускной крепи:

1) обеспечивается более высокая безопасность работ;

2) снижаются затраты тяжелого физического труда на крепление;

3) достигаются более высокие темпы проведения выработки;

4) появляется возможность многократного использования крепи.

Заслуживает внимания конструкция металлической подвесной крепи, созданной Среднеазиатским отделением "Гидропроекта", названной "инвентарной крепью" шурфов. Крепь предназначается для шурфов глубиной до 25 м. Поперечный размер шурфа в свету может меняться от 1,2x1,2 до 1,35x1,35 м за счет раздвижной конструкции венцов.

Основными элементами крепи являются главный и промежуточный венцы из двутавровых балок, комплекты металлических подвесок и деревянных заборок. Расстояние между венцами на глубине до 7 м составляет 800 мм, на глубине до 16 м – 550 мм и более 16 м − 400 мм. Соответственно металлическим деталям крепи придаются заборки трех типов (разной длины); общее количество заборок в комплекте − 2236 штук. Для хранения и транспортировки заборок предусмотрены контейнеры, которые могут перевозиться на автомашинах.

Шурфы могут крепиться и другими видами крепи.